Кукуруза – это еще не все

ПОТЕНЦИАЛ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ РАСТЕНИЙ И СЕВООБОРОТОВ

35
В рамках многолетнего проекта EVA специалистами Тюрингского института сельского хозяйства (Йена), а также университета города Гиссен было проведено исследование потенциала альтернативных растений, которые используются для получения альтернативных видов энергии для утверждения их как успешных источников альтернативных энергоресурсов.

Производство биоэнергии стало в Германии третьей опорой сельского хозяйства наряду с выращиванием товарных культур и животноводством. Энергетические растения в 2011 г. выращивались на территории почти 2 млн га, из которых 910 тыс. га занимал рапс для производства биотоплива, а около 800 тыс. га – разнообразные растения для силосования и последующего производства биогаза.

Среди линеек продуктов и типов культур для производства биоэнергии в будущем имеются возможности для роста объемов прежде всего плантаций быстрого оборота с быстрорастущими древесными породами для теплового использования, а также энергетических растений для производства биогаза и биометана. Внутри последней линейки использования в настоящее время доминирует кукуруза, вокруг которой, тем не менее, ведутся разнообразные дискуссии.

Прежде всего посевные площади под зерновую кукурудзу практически незаметно для общественности возросли за последние годы на 103%, в то время как увеличение объема силосной кукурузы было умереннее – около 35%. Причиной возрастания площадей для зерновой кукурузы был преимущественно прирост поголовья свиней. В сочетании со значительным развитием производства биогаза прежде всего в перерабатывающих регионах и связанной с этим дополнительной потребности в энергетических растениях в данных регионах возникает существенная проблема, связанная с организацией севооборота и использованием питательных веществ из животноводства и остатков брожения. Похожие тенденции наблюдаются также в регионах с высокой концентрацией молочного скота.

Преимущества силосной кукурузы для производства биогаза связаны прежде всего с ее высокой урожайностью на единицу площади. Тем не менее, на фоне обилия критики, высказываемой в адрес существенного увеличения площадей кукурузы, для растениеводческой продукции видны также дополнительные возможности. Тот факт, что в принципе в биогазовой установке можно использовать множество различных субстратов, допускает предположение, что выращивание энергетических растений является также возможностью внесения разнообразия в сельскохозяйственную производственную систему. Для содействия этому направлению Законом о возобновляемых источниках энергии, вступающим в силу в 2012 г. (EEG 2012), вводятся ограничения по использованию субстратов из кукурузы и хлебных злаков (этическая дискуссия), а также различные классы тарификации сырья (0, I, II). При этом выращивание и использование альтернативных субстратов должны тарифицироваться по более высокому классу используемого материала II. С целью изучения возможностей выращивания энергетических растений начиная с 2005 г. в рамках комплексного проекта EVA осуществляются испытания систем земледелия. В центре комплексного проекта – проводимое по всей Германии испытание севооборота, в котором изучаются пять последовательностей смены культур, одновременно осуществляемых в семи федеральных землях. Три дополнительных варианта севооборота были спроектированы и осуществлены с учетом местных особенностей. Кроме того, исследуются дополнительные вопросы по использованию многолетних кормов с полей или альтернативных систем земледелия, таких как систем использования двух культур или выращивания смешанных культур.

Благодаря разносторонним анализам кормов и партий урожая осуществляется оценка субстрата с точки зрения его пригодности к образованию биогаза.

Исследование вопросов дополняется экологическим и экономическим сопровождающими исследованиями. Благодаря сетевой подготовке данных обеспечивается обзор всей цепочки растениеводческих возможностей вплоть до энергетического и экономического потенциала различных технологий. В проект вовлечены 14 институтов со всей Германии.

Кроме того, существенным заданием проекта EVA является изучение того, какое влияние (положительное или отрицательное) имеет выращивание и энергетическое использование энергетических растений на важные общественные цели, такие как защита окружающей среды (снижение парниковых газов), охрана водных ресурсов и защита почвы (эрозия, внесение питательных веществ), биологическое разнообразие (разнообразие видов), а также развитие сельской местности (сельское хозяйство).

Результаты исследований показывают, что севооборот, состоящий из трех компонентов, значительно повышает по сравнению с монокультурой количество типов всех индикаторов биологического разнообразия. Это способствует разнообразию культур ландшафта, которое может быть достигнуто с помощью расширенных севооборотов, хотя должно быть также выгодным для фермера.

Основным условием для этого является высокий выход метана с гектара при минимально возможных затратах. Для подготовки практических выводов о новых типах культур зафиксированную во время испытаний относительную урожайность «альтернативних» культур сравнивали с урожайностью кукурузы в регионе, после чего с помощью опроса экспертов была осуществлена проверка достоверности (табл.).

При рассмотрении отдельных культур во всех местах проверки кукуруза в качестве основной культуры была самым урожайным видом (табл.). Тем не менее, в случае использования кукурузы в качестве основной культуры наблюдается высокий уровень эрозии почвы ввиду отсутствия покрытия почвы зимой. Помочь в данной ситуации может выращивание кукурузы или сорго второго урожая в сочетании с промежуточной озимой культурой. Кроме несомненно действующей защиты почвы от эрозии благодаря промежуточной озимой культуре имеет место также отвод питательных веществ осенью и зимой, который нельзя недооценивать, в сочетании с минимизированной угрозой эрозии. Это необходимо учитывать при использовании культур, оставляющих после уборки значительный уровень Nмин., особенно в верхнем горизонте (0-90 см). Наивысшие показатели при этом характерны для кукурузы, а также для сорго и яровых зерновых. Высокие показатели для кукурузы основываются в этом исследовании на недоиспользовании растениями внесенных удобрений. Похожий «феномен» часто встречается в сельскохозяйственной практике.

В связи с относительно непрерывным забором питательных веществ использование двух культур является более предпочтительным по сравнению с выращиванием кукурузы или сорго в качестве основной культуры или выращиванием сахарной свеклы. Конечно, это означает, что запас грунтовых вод будет потребляться и на протяжении зимы, в связи с чем для урожая второй культуры может оказаться недостаточно воды, прежде всего в местах с ограниченной аккумулирующей способностью грунтовых вод. Приняв в теоретической части более высокую по сравнению с кукурузой устойчивость сорго к засухе ввиду его происхождения из сухих субтропических и тропических областей Африки, был сделан вывод о его лучшей пригодности к использованию в качестве второй культуры. В рамках проекта EVA сочетание зеленой массы ржи/сорго уступало сочетанию зеленой массы ржи/кукурузы на всех местах испытаний (схема 1).

Это касается даже чрезвычайно сухих местностей, таких как Троссин и Гютерфельде. Если смена с первой культуры на вторую смещается по времени вегетации еще больше назад, как это было сделано, например, Штюльпнагелем (Stulpnagel) в 2010 г. в рамках проекта EVA с листостебельчатыми зерновыми в качестве предварительной культуры, ожидаемый дефицит воды для второй культуры должен давать преимущество более эффективного использования запасов воды. В среднем в семи местах проведения исследований за три года кукуруза также существенно превосходила сорго, даже подсолнечник продемонстрировал в качестве второй культуры более высокие урожаи, чем исследованное сорго. В настоящий момент данные результаты дают повод для критичного изучения эффективности использования влаги.

Во время испытаний EVA удалось достичь высокой и стабильной урожайности многолетних кормовых культур, а также доказать, что при снижении частоты среза (уборки) культуры, то есть на один срез меньше, чем это принято в соответствующем регионе, выход метана с гектара не снижается. Решающим фактором для успешного выращивания многолетних кормовых трав был выбор вида или смеси (схема 2).

В результате двух лет испытаний на некоторых участках удалось достичь урожайности до 40 т СМ/га. Тем не менее, по сравнению с кукурузой три или четыре среза представляют собой также и более высокие расходы, так что более выгодный с агрономической и экологической точки зрения член севооборота «многолетние корма» оказался экономически менее выгодным, чем кукуруза.

Для компенсации экономических недостатков приведенных альтернативных культур предлагается использовать введенный в EEG 2012 «Класс используемого материала II».

К cожалению, в него не включены многолетние кормовые культуры, а также рациональные промежуточные озимые культуры, такие как зеленая масса ржи, вика-рожь или смесь вики, клевера и плевела. Также не учтены листостебельчатые зерновые, являющиеся во многих регионах выращивания товарных культур хорошей предшествующей культурой для озимого рапса. Если «экологический компонент» должен играть в данном классе используемого материала II более существенную роль, то можно было принять листостебельчатые зерновые хотя бы в качестве смесей сортов или видов, например, с озимыми бобами или горохом. Включены ли такие смеси в определение «Бобовые смеси» в классе используемого материала II, пока не ясно.

Рассмотрение только одной культуры не учитывает всего разнообразия возможностей для использования сочетаний севооборота культур. Таким образом, благодаря некоторым сочетаниям культур можно достичь очень высокого выхода метана с гектара.

Во всех вариантах севооборота сочетание промежуточной озимой культуры/кукурузы и листостебельчатых зерновых является элементом, определяющим урожайность.

Дополнением для севооборота могут также стать многолетние культуры. Их использование является привлекательным также потому, что «сбыт», по крайней мере на биогазовых установках, эксплуатируемых самими фермерами, обеспечивается на длительное время.

Дискуссии ведутся также вокруг горца сахалинского, щавеля кормового и сильфии пронзеннолистой. В соответствии с сегодняшним состоянием исследований прежде всего сильфия пронзеннолистая имеет хорошие шансы для широкого применения на практике. Выходы СМ находятся на уровне кукурузы (схема 3), правда, выход метана в пересчете на органическую сухую массу немного ниже.

Это цветущее желтым цветом сложноцветное растение внесено в перечень класса используемого материала II закона EEG, что должно повысить его относительное превосходство. Выращивание данной культуры, обогащающей ландшафт, будет обязательно иметь положительное влияние на общественное одобрение выращивания энергетических растений.

Армин Феттер, к. н., вице-президент Тюрингского института сельского хозяйства

Опубліковано в журналі “Агроном”, 2012