Тополя на біопаливо: особливості технології вирощування
Тополя досить популярна серед деревних рослин в Україні і вважається однією із найбільш швидкорослих. Великого поширення вона набула у період створення вітрозахисних лісосмуг, висаджували її також як «зелений фільтр» для очищення забрудненого повітря в містах.
Тополя досить популярна серед деревних рослин в Україні і вважається однією із найбільш швидкорослих. Великого поширення вона набула у період створення вітрозахисних лісосмуг, висаджували її також як «зелений фільтр» для очищення забрудненого повітря в містах.
О. Хіврич, канд. с.-г. наук, ст. наук. співробітник,
Г. Мельничук, мол. наук. співробітник,
відділ технологій вирощування біоенергетичних культур,
Інститут біоенергетичних культур
і цукрових буряків НААН
Застосування тополі надзвичайно різноманітне, але на сьогодні її активно розглядають як культуру, що може бути використана для виробництва твердих видів палива із подальшим отриманням тепла та електроенергії (теплотворна здатність тополі — близько 18,5 ГДж/т сухої маси). Вона більш бажана для виробництва біопалива, ніж багато інших деревних культур, з огляду на швидке зростання — до 5 м/рік, а іноді й більше (залежно від клону та грунтово-кліматичних умов її вирощування), здатність продукувати значну кількість біомаси впродовж короткого періоду часу, високий вміст целюлози і низький — лігніну (рисунок). На добрих грунтах клони тополі можуть давати до 18–20 т/га сухої речовини на рік.
Позитивним моментом у вирощуванні тополі є те, що вона може рости в багатьох регіонах, має підвищену адаптивність до грунтів, легке вегетативне розмноження і досить високу стійкість до шкідників. Збирають енергетичну тополю переважно у зимовий період, що дає змогу використовувати звільнені технічні засоби, які були задіяні в літньо-осінній період. Наразі в Україні з’явилось багато підприємств, які займаються вирощуванням енергетичної верби, а от досвід промислового вирощування тополі як енергетичної культури для виробництва біопалива мають, на жаль, лише одиниці. Тож розглянемо найважливіші технологічні нюанси.
У технології вирощування тополі першочергову увагу слід приділяти правильному ВИБОРУ ДІЛЯНКИ, її підготовці до посадки та заходам, спрямованим на контроль забур’яненості впродовж вегетації. Родючість грунтів та їхня вологість матимуть вирішальне значення для досягнення успіху.
Придатними для зростання тополі є більшість грунтів. Кращими для неї є родючі легкосуглинкові, багаті органічними речовинами та добре дреновані грунти, а також ділянки із грунтовими водами, що залягають на глибині 1,0–1,5 м. Варто уникати лужних, дуже сухих грунтів або таких, що швидко висихають (за вирощування тополі у сухих районах може знадобитися зрошення). Неякісно осушені та мулисті суглинки також небажані, оскільки нестача кисню в грунті в разі затоплення ділянки впродовж довгого періоду під час вегетації негативно впливає на функціонування кореневої системи рослин. На бідних і недостатньо зволожених грунтах тополя хоча і зростає, але продуктивність її значно нижча. Завдяки потужній кореневій системі, яка міцно «зв’язується» із землею, тополю можна вирощувати і на схилах, які піддаються дії водної ерозії. Як правило, руйнування грунтів починається на схилах крутизною 1–2°.
У районах із недостатньою кількістю опадів у період вегетації — менше ніж 300 мм (або 400 мм за рік) — без належного доступу рослин до грунтової вологи та без зрошення розвиток тополі буде значно обмеженим. Для задовільного її розвитку необхідна кількість опадів — близько 600 мм, а кислотність грунту має бути в межах рН 5,0–7,5.
Для того, щоб уникнути конкуренції із сільськогосподарськими культурами, що вирощують на харчові потреби, тополю бажано розміщувати на малопридатних для агровиробництва землях або на грунтах із низькою продуктивністю.
Важливою умовою успішного вирощування тополі є також вдалий добір клонів та вчасний і правильно проведений осінній комплекс робіт із ПІДГОТОВКИ ГРУНТУ до висаджування культури.
Підготовка грунту розпочинається восени зі знищення багаторічних кореневищних та коренепаросткових бур’янів з допомогою гербіцидів суцільної дії. Після цього проводять оранку на глибину до 30 см із подальшим вирівнюванням поверхні грунту безпосередньо перед висаджуванням восени або навесні. Як правило, зазвичай цього буває достатньо.
Заготівлю посадкового матеріалу (живців) проводять або восени, безпосередньо перед посадкою, або в разі висаджування навесні — у період із грудня по березень, коли рослини перебувають у стані спокою. Довжина живців має становити 20–25 см, у діаметрі завтовшки 1–2 см, обов’язково — зі здоровою корою. Зберігати їх слід у середовищі із контрольованою вологістю, щоб уникнути пересихання, що може призвести до відмирання кори та до повної їхньої загибелі.
Заморожені живці, що зберігалися у морозильних камерах, необхідно розморозити. Перед висаджуванням їх бажано потримати у ємностях, заповнених прісною водою, впродовж 48 год. У живців, які зберігаються упродовж зими у траншеях, підвалах, на льоду або в снігу, знижується приживлюваність на 10–15%, вони мають меншу енергію росту. Допустиме їхнє висихання без втрати якості не має перевищувати 2–3% маси у свіжозаготовленому вигляді. Найбільшу приживлюваність мають живці, заготовлені із середньої частини пагона.
Навесні посадка тополі живцями відбувається за прогрівання грунту на глибині 10 см до температури 14°C. Живець слід розміщувати в грунті не менше як на 3/4 його довжини. Оптимальна температура для розвитку кореневої системи — в межах 18…22°C. Висаджування живців рекомендується закінчити до початку літнього періоду. Перший листковий апарат з’являється впродовж декількох тижнів після посадки.
Для промислового вирощування тополі на біопаливо черенки висаджують із дещо меншою густотою, ніж саджанці верби, — в межах 10–12 тис. шт./га. Схема посадки має передбачати можливість вільного руху в міжряддях технічних засобів із догляду за насадженнями та їхнього збирання.
Розсадники тополі закладають дещо густіше, розміщують їх на родючих, добре дренованих грунтах, які потребують цілорічного догляду. Щороку у кінці осені або взимку, коли дерева перебувають у стані спокою, стебла слід вкорочувати до 10 см над поверхнею грунту, адже занадто близьке до землі вирізання стебел може призвести до того, що нові паростки, які виростуть наступного року, будуть сланкі або дуже близько розміщені до землі, що у подальшому дещо ускладнить роботу з ними. Першого року вирощування стебла зрізують, після чого навесні з одного стебла з’являється декілька нових паростків. Другого року після проведеної такої самої операції тополя може дати у середньому від 6 до 12 нових пагонів.
Під час закладання плантації можна вносити добрива, хоча це і не є обов’язковим. Їх вносять також і після скошування навесні. Проводити підживлення під час вегетації у рік висаджування не рекомендується.
Ефективність технологічних заходів із ДОГЛЯДУ ЗА НАСАДЖЕННЯМИ тополі залежить від стану грунту, фази розвитку рослин тополі та бур’янів, правильного добору відповідних знарядь та робочих органів. Догляд за посадками тополі може включати в себе як міжрядний обробіток грунту, скошування бур’янів у міжряддях, так і мульчування та ручне прополювання. Обов’язково слід передбачити і внесення гербіцидів, особливо у період, коли механічні обробітки провести неможливо. Добре продуманий комплексний підхід до вчасного та якісного проведення агрозаходів із контролювання забур’яненості сприятиме зниженню як кількості внесених пестицидів, так і в цілому вартості проведених заходів.
Так, міжрядний обробіток грунту є досить ефективним агротехнічним заходом, але забирає багато часу на його виконання, до того ж провокує нове проростання насіння бур’янів, особливо за вирощування у вологий період із частими опадами, коли інтенсивно використовуються технічні засоби та обладнання. Обробіток грунту механічними знаряддями у міжрядді слід проводити обережно, щоб не пошкодити робочими органами як кореневу систему рослин, так і стебла, або бодай звести рівень їхнього пошкодження до мінімуму.
Скошування бур’янів використовується в тому разі, якщо вибрано технологію вирощування тополі за нульового обробітку грунту, без використання гербіцидів та проведення міжрядних обробітків, зі збереженням трав’яного покриву у міжряддях. Цей захід також доцільний, якщо грунти перебувають під впливом ерозійних процесів унаслідок змивання опадами.
Агротехнічні заходи із контролювання забур’яненості проводять переважно першого та другого років вирощування, поки тополі ще не утворили замкненого навісу, тобто густої крони. Ефективним способом знищення бур’янів є внесення гербіцидів. Але й тут є свої труднощі, адже має місце загроза потрапляння пестицидів на вегетуючі рослини тополі, що може призвести до їхньої загибелі. Механічний та хімічний обробітки, починаючи із третього року вирощування і до кінця періоду корисного використання тополі, майже не потрібні. Але є практика проведення заходів зі знищення бур’янів навесні у міжряддях і після кожного скошування.
Також досить ефективним заходом контролю бур’янової засміченості у посадках тополі є мульчування, але він досить дорогий і тому не зовсім доцільний з економічної точки зору. Для цього використовують так звану ландшафтну плівку, бажано чорного кольору, з доброю проникністю для води, що сприяє кращому зростанню культури, та водночас із хорошою здатністю пригнічувати ріст бур’янів. Використовують також й інші мульчувальні матеріали, такі як тирса, щепа, кора, але їхня ефективність досягається за товщини мульчувального шару принаймні 7–10 см. Солома — не надто добра мульча, оскільки вона приваблює гризунів, що пошкоджують дерева.
На ділянках тополі можуть живитися багато комах-шкідників. Але зазвичай листогризучі комахи не створюють серйозних проблем насадженням, а посадка стійких до шкідників клонів може бути найефективнішим способом уникнути відчутних втрат від них.
Як енергетична культура тополя, порівняно із вербою, хоч і формує дещо меншу кількість стебел, але має кращу якість сировини із меншою часткою кори та потребує меншої кількості мінеральних добрив для вирощування. Але в перші роки вегетації росте не так швидко, як верба.
Найкращий час для ЗБИРАННЯ тополі — зимовий період (із грудня по лютий), коли грунт замерзає, що дає змогу звести до мінімуму грунтове ущільнення від тиску на нього збиральної техніки. Процес збирання зазвичай відбувається що два-три роки. За цей час рослини досягають висоти 5–6 м і більше.
Збирають дво- або трирічні рослини тополі за допомогою модифікованих кормозбиральних комбайнів, що ріжуть стебла на щепу, вміст вологи у якій на час збирання коливається у межах 49–56%. Якщо щепа призначена для зберігання або для продажу, її слід висушити до вологості не більше ніж 30%. Із плантації тополі за трирічного циклу вирощування можна отримати п’ять-вісім урожаїв. Зазвичай час життя плантації енергетичної тополі становить близько 15–25 років.
Процес очищення плантації тополі дещо складніший, ніж верби, позаяк вона часто утворює товсте головне стебло та потужний корінь. Після закінчення періоду використання стебла та кореневища видаляють за допомогою бульдозера або спеціальними подрібнювачами (фрезами) для пеньків на глибину до 35 см.
Після того, як зібрали черговий урожай, навесні можна внести азотні добрива у кількості 60–80 кг/га, які сприяють швидкому зростанню нових пагонів. За організації зрошення врожайність біомаси тополі збільшується до 50%.
Наразі культуру тополі все активніше розглядають як сировину для виробництва твердих видів палива, адже вона має високу температуру плавлення золи, що вигідно відрізняє її, наприклад, від соломи. Використання відновлюваних джерел енергії на сьогодні розглядається як один із найперспективніших шляхів вирішення наявних проблем енергозабезпечення в Україні.