НАУКОВІ ПРАЦІ ІНСТИТУТУ БІОЕНЕРГЕТИЧНИХ КУЛЬТУР І ЦУКРОВИХ БУРЯКІВ

РОСЛИННИЦТВО

УДК 633.62:631.5:620.952

Енергетична продуктивність цукрового сорго
залежно від елементів технології вирощування

Ганженко О. М., Герасименко Л. А., Іванова О. Г., Копчук К. М.

Інститут біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН, аул. Клінічна, - 5, м. Киів, Україна.

Мета. Підвищення енергетичної ефективності вирощування цукрового сорго, як

сировини для виробництва біопалива у Східному Лісостепу України. Методи. Польовий,

лабораторний, аналітичний та статистичний. Результати. Результати досліджень щодо

впливу сортових особливостей, строків сівби та фону мінерального живлення на енергетичну

продуктивність цукрового сорго для виробництва різних видів біопалива в умовах Східного

Лісостепу України показують, що максимальний розрахунковий вихід біоетанолу отримано

за сівби насіння цукрового сорго у III декаді квітня та за внесення норми добрив N160P160K160

і становить у сорту ‘Силосне 42’ - 2,18 т/га, у сорту ‘Фаворит’ - 2,93 т/га. Вихід твердого

палива найбільший був на варіанті зі внесенням подвійної норми добрив, але за різних

строків сівби: в сорту ‘Силосне 42’ - 18,19 т/га (II декада травня), у сорту 'Фаворит’ -

22,07 т/га (III декада квітня). Найменший вихід біопалива (у сорту ‘Силосне 42’ - 1,52 т/га

біоетанолу та 13.6 т/га твердого біопалива, у сорту ‘Фаворит’ - 1,69 т/га біоетанолу та

14,79 т/га твердого біопалива) спостерігалося за сівби насіння у II декаді травня на варіанті

без внесення добрив. За загальним виходом енергії сорт ‘Фаворит’ у середньому по досліду

перевищував сорт ‘Силосне 42’ на 45,0 ГДж/га. Проте максимальний загальний вихід енергії

у сорту ‘Силосне 42’ (341,8 ГДж/га за сівби насіння у II декаді травня) і у сорту ‘Фаворит’

(426,3 ГДж/га за сівби насіння у III декаді квітня) відмічено за внесення добрив у нормі

N і бо Р і бо К і бо Висновки. Найбільша енергетична продуктивність сортів ‘Силосне 42’ та

‘Фаворит’ відмічається за сівби насіння у III декаді квітня та внесення добрив у нормі

N160Р160K160

Ключові слова: сорт, строки сівби, мінеральні добрива, біопаливо, енергія.

Постановка проблеми

Відновлювані джерела енергії (ВДЕ) наразі відіграють помітну роль у світовій

енергетиці. За даними 2011р. їх внесок до валового кінцевого енергоспоживання (ВКЕ)

становить більше 18 %, у тому числі біомаса - 14% ВКЕ або 76 % загального внеску всіх

ВДЕ [1]. Національним планом дій з відновлюваної енергетики передбачено розвиток цього

сектору в Україні до 2020 р. - внесок ВДЕ до валового кінцевого енергоспоживання має

досягти 11 % у 2020 р. у відповідності до зобов’язань України як члена Енергетичного

співтовариства [2-4]. Тому біомаса є вагомою складовою відновлюваних джерел енергії.

Сировиною для виробництва різних видів біопалива здебільшого є відходи сільського

господарства (рослинництва та тваринництва) та енергетичні культури, вирощування яких у

промислових масштабах активно розвивається в країні останніми роками [5, 6].

Аналіз останніх досліджень та публікацій

Відповідно постає завдання розробити елементи технології вирощування енергетичних

рослин, які б забезпечували максимальний вихід енергії з одиниці площі. Тому актуальним є

розробка елементів технології вирощування біоенергетичних культур, що забезпечить

максимальне накопичення енергетично корисних речовин (глюкоза, крохмаль, целюлоза,

жирні кислоти) в результаті їхньої фотосинтетичної діяльності [6, 7].

Однією з найбільш перспективних рослин для виробництва різних видів біопалива €

цукрове сорго (Sorghum saccharatum), сік зі стебел якого, за рахунок високої цукристості (до

20 %) може бути використаний для виробництва біоетанолу. Після видалення соку стебла

можуть бути використані для виробництва висококалорійного твердого біопалива у вигляді

гранул та брикетів, а також для виробництва біогазу [8, 9].

Мета досліджень - підвищення енергетичної ефективності вирощування цукрового

сорго як сировини для виробництва біопалива у Східному Лісостепу України.

Матеріали та методика досліджень

Дослідження проводились протягом 2013-2015 рр. на полях Іванівської дослідно-

селеційної станції Інституту біоенерегтичних культур і цукрових буряків НААН у зоні

нестійкого зволоження Східного Лісостепу України. В досліді вивчали наступні фактори:

сортові особливості (сорти ‘Силосне 42’ та ‘Фаворит’), строки сівби (III декада квітня, І та II

декада травня), норми удобрення (N0P0K0, N80P80K80, N160P160K160). Повторюваність досліду

- чотириразова. Площа посівної ділянки - 50 м2, облікової - 30 м2. Загальна площа досліду -

0.36 га.

Ґрунт дослідного поля - чорнозем типовий, малогумусний важкосуглинковий на лесі.

Ґрунтові води знаходяться на глибині 15-20 м, тому польові культури використовують для

свого росту вологу, що накопичується в грунті за рахунок атмосферних опадів.

Ґрунт характеризується такими агрохімічними показниками: в орному шарі , вміст

гумусу - 4,7-5,1 %, pH сольове - б,2-6,8, ГК - 1,3-3,4 мг-екв/100 г грунту, СПО - 3 1-35 мг-

екв/ 100 г грунту, рухомих форм Р2О3 - 110-160, К20 - 80-120 мг/кг грунту.

Розрахунковий вихід біопалива та енергії визначали за методичними рекомендаціями,

розробленими в ІБКіЦБ НААН [10].

Характеризуючи погодні умови слід відмітити, що найвищий пік температури в 2013

році спостерігався у червні місяці (22,5 °С), дещо меншою була температура повітря у травні

(20,7 °С), липні (21,8 °С) та серпні (21,8 °С) (рис. 1). У 2014 році найвища температура

повітря спостерігалася у липні та серпні місяці і становила відповідно 22,7 та 22,8 °С. У 2015

році температура повітря найвищою була у літні місяці і становила 20,9 °С у червні, 21,6 °С

- у липні та 21,3 °С - у серпні. Дещо меншою температура була в період сівби - 16,7 °С

Порівнюючи кількість під час вегетації (рис. 2) бачимо, .що у 2013 р. їх кількість була

значно меншою за середньобагаторічні показники, що істотно знизило продуктивність

цукрового сорго за цей рік.

Під час вегетації культури в 2014 році кількість опадів була вищою за

середньобагаторічну і лише у серпні місяці випала низька їх норма - 27 мм, що, однак, не

мало негативного впливу на продуктивність культури.

У 2015 році висока норма опадів спостерігалася в травні (і 14 мм), червні (155 мм) та

липні (116 мм), що значно перевищувало середньобагаторічні дані та позитивно вплинуло на

ріст і розвиток рослин цукрового сорго, як в період опадів появи проростання та сходів, так і

впродовж всього вегетаційного періоду.

Результати досліджень

Важливу роль у формуванні продуктивності біомаси цукрового сорго, як теплолюбиво!'

посухостійкої культури, відіграють погодні умови, які забезпечують рослину необхідною

кількістю вологи і тепла протягом вегетаційного періоду.

Порівнюючи погодні умови 2013-2015 рр., бачимо, що температура повітря за три роки

досліджень дещо перевищувала. середньо багаторічні показники, особливо це ncüinrfo

починаючи з квітня місяця і закінчуючи збиранням культури.

У несприятливому для вегетації рослин 2013 році перенесення сівби на більш пізні

строки призводило до зменшення врожайності зеленої маси. За сівби у III декаді квітня

врожайність цукрового сорго сорту ‘Силосне 42’ становила 48,2 т/га, сорту ‘Фаворит’ -

43.5 т/га. За сівби у І та II декаді травня врожайність була дещо меншою і становила 40,4 та

33.5 т/га у сорту ‘Силосне 42’, 36,4 та 31,6 т/га - у сорту ‘Фаворит’. Таким чином, у

посушливому 2013 році, затримка із сівбою насіння цукрового сорго н » кожні 10 діб

призводила зменшення врожайності на 16 % (рис. 3).

У 2014 році спостерігається протилежна тенденція. В результаті сприятливих погодних

умов (достатня кількість тепла та опадів в період вегетації) з кожним наступним строком

сівби врожайність зеленої маси зростала і найвищою була за третього строку сівби насіння

(II декада травня): 99,5 т/га - у сорту ‘Силосне 42’ та 107,0 т/га - у сорту ‘Фаворит’.

За більш ранніх строків сівби насіння (III декада квітня та 1 декада травня) врожайність

зеленої біомаси була дещо меншою.

У 2015 році врожайність біомаси цукрового сорго була вищою за врожайність 2013

року в середньому на 25,2 т/га у сорту ‘Силосне 42' і на 38,7 т/га у сорту ‘Фаворит' та

нижчою за 2014 рік на 25,8 т/га у сорту 'Силосне’42 і 24,6 т/га у сорту ‘Фавсси- '

Максимальна врожайність спостерігається за сівби насіння цукрового сорго у Л лг:<гл

травня і становить 84,8 т/га у сорту ‘Силосне 42’ та 89,0 т/га у сорту ‘Фаворит’.

Застосування мінеральних добрив також суттєво вплинуло на урожайність зеленої маси

цукрового сорго (рис. 4). У 2013, 2014 та 2015 рр. з підвищенням норм добрив зростала і

врожайність зеленої біомаси цукрового сорго.

Так, у 2013 році за несприятливих погодних умов урожайність на варіанті без внесення

добрив була найнижчою і становила у сорту ‘Силосне 42’ - 35,9 т/га, у сорту ‘Фаворит’ -

3 1,2 т/га. За внесення N80P80K80 підвищилась урожайність у сорту ‘Силосне 42’ на 5,6 т/га, у

сорту Фаворит’ — 6,3 т/га. За внесення подвійної норми добрив спостерігалося незначне

підвищення врожайності біомаси. 

У 2015 році врожайність біомаси цукрового сорго була вищою за врожайність 1 .5

року, але нижчою порівняно з врожайністю 2014 року. Як у сорту ‘Силосне 42'. так і у сорту

‘Фаворит’ урожайність із збільшенням норм добрив (до N160P160K160) збільшується і

знаходиться в межах 61,5-71,1 т/га у сорту ‘Силосне 42’ та 67,5-85,0 т/га у сорту Фаворит"

Найціннішою біологічною властивістю цукрового сорго є його здатність накопичувати

вуглеводи, що робить його потенційним джерелом сировини для виробництва біоетанолу

Цукристість соку може коливатися в значних межах залежно від грунтово-кліматичних умов,

сортових особливостей та технологій вирощування.

Результати досліджень свідчать, що внесення мінеральних добрив мало значний вплив

на вміст вуглеводів у соці стебел цукрового сорго. Зі збільшенням норм внесення

мінеральних добрив цукристість зростала. Так, на неудобреному фоні цукристість була

найменшою і становила 10,33 % у сорту ‘Силосне 42’ та 11,73% у сорту ‘Фаворит'.

Максимальний вміст цукрів у соці цукрового сорго спостерігався з внесенням добрив у

нормі N160P160K160 і становив 14,63 % у сорту ‘Силосне 42’ та 15,70% у сорту ‘Фаворит’ 

Висновки

Таким чином, найвищі енергетична продуктивність і загальний вихід енергії,

отриманий із одного гектара цукрового сорго сортів ‘Силосне42’ і ‘Фаворит', отримано за

сівби насіння у III декаді квітня та внесення добрив у нормі N160P160K160 Загальний вихід

енергії із цукрового сорго сорту ‘Фаворит’ на 45,0 ГДж/га перевищує вихід енергії

отриманого із сорту ‘Силосне 42’.

Внесення мінеральних добрив у нормі N80P80K80 сприяло підвищенню врожайності

зеленої біомаси цукрового сорго та енергії, проте застосування подвійної норми добрив

(N160P160K160) не завжди призводило до суттєвого підвищення енергетичної продуктивності

культури.

Мета. Проаналізувати нові гібриди цукрових буряків за екологічною стабільністю та

пластичністю та кластеризувати їх за основними господарсько-цінними ознаками. Методи.

Польовий, лабораторний, статистичний. Результати. Для коректного опису та можливості

ідентифікації гібридів цукрових буряків визначено деякі їх морфологічні ознаки (параметри

поверхні листкової пластинки, розмір пластинки листка, форма коренеплоду та ступінь його

заглиблення в грунт, тип розетки, забарвлення паростка). Середня густота посівів у

дослідженнях (2012-2014 pp.) становила-89,2 тис. шт./га (Полісся - 94,9 тис. шт./га, Лісостеп

- 89,5 тис., Степ - 83,3 тис. шт./га) за значення аналогічного показника по Україні

91,7 тис. шт./га. Найвищу врожайність досліджувані гібриди продемонстрували в Лісостепу,

найнижчу - в Степу. Зокрема, середня врожайність коренеплодів у зоні Лісостепу була на

рівні 51,4 т/га, Полісся - 46,9, Степу - 37,8 т/га. Найвищу цукристість коренеплодів

отримано на Поліссі - 18,2 %, тоді як в умовах Лісостепу та Степу вміст цукру формувався

приблизно на одному рівні - 17,6-17,8 %. Висновки. Особливості будови фотосинтетичного

апарату та коренеплодів дають можливість добирати гібриди найбільш оптимальні для

певної агрокліматичної зони вирощування. Відповідно до наведених морфологічних

характеристик, гібриди ‘АКАЦІЯ К В С \ ‘БІЗОН’, ‘ХАЙЛЕНД1 доцільно вирощувати у

Південних, Південно-Східних районах Лісостепової та Поліської зони, а також у Степу

України з достатньою кількістю вологи, а ‘Аскета’, 'ГЛОРІАННА К В С',  ‘Монсан’,

‘ПРОТЕУС’, ‘СИ', 'Белана’ можуть дати більші врожаї та цукристість в Західних та

Центральних районах України. Гібрид цукрових буряків ‘Аскета’ є інтенсивним (забезпечуй

врожайність 52,6 т/га, збір цукру - 9,8 т/га) і придатний для вирощування в зоні Полісся. В

зоні Лісостепу краще вирощувати гібрид ТЛОРІАННА КВС’ (врожайність - 53,4 т/га, збір

цукру - 9,3 т/га) і відзначається широкою адаптованістю до умов вирощування. Гібрид

‘АКАЦІЯ КВС’ у зоні Степу забезпечує врожайність на рівні 42,2 т/га. За результатами

кластеризації досліджуваних гібридів цукрових ‘буряків, найбільшу подібність за проявом

комплексу ознак в умовах Полісся мають гібриди ‘Протекта’ та ‘СИ Белана’, в умовах

Лісостепу - ‘БІЗОН’ та ‘ХАЙЛЕНД’, у Степу - ‘Аскета’, ‘ПРОТЕУС’ та ‘БІЗОН’.

Ключові слова: цукрові буряки, гібрид, кластерний аналіз, господарсько-цінні ознаки.