Miscanthus sacchariflorus в Сибири: параметры продукционного процесса, динамика биофильных элементов

Miscanthus sacchariflorus в Сибири: параметры продукционного процесса, динамика биофильных элементов

Автор: Капустянчик С.Ю., Данилова А.А., Лихенко И.Е.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Продукционный процесс

Статья в выпуске: 1 т.56, 2021 года.

Бесплатный доступ

В мире энергетические культуры возделывают для замены ископаемых ресурсов и сокращения выбросов парниковых газов. Одного из перспективных представителей таких культур - мискантус ( Miscanthus spp.) широко культивируют преимущественно в странах с гидротермическими условиями, оптимальными для этого растения. В России проблема выращивания мискантуса в целях получения биомассы остается слабо изученной. В настоящей работе мы оценили возможность культивирования мискантуса для получения биомассы в континентальных условиях Сибири. Исследования провели на территории научно-экспериментальной базы СибНИИРС - филиал ИЦиГ СО РАН (Новосибирская область, Центральная лесостепь Новосибирского Приобья, 54°53'13,5"N, 82°59'36,7"E). Параметры продукционного процесса изучили у Miscanthus sac-chariflorus сорта Сорановский (Государственный реестр селекционных достижений, патент № 6931 от 06.06.2013) в условиях агро-серой почвы. В период формирования многолетних посадок (1-4 года) мискантуса запас надземной биомассы достиг 12±1, подземной - 17±1 т/га. Эти показатели близки к средним характерным для этого вида в мире. Общий вынос NPK всей надземной биомассой (стебли + листья) составил соответственно 51, 6 и 49 кг/га, вынос с урожаем только стеблей - 23, 3 и 26 кг/га. При этом запас NPK в подземной биомассе составил соответственно 130, 10 и 126 кг/га. Следовательно, причин для истощения в почве запасов биофильных элементов при произрастании мискантуса в условиях опыта в течение 4 лет не обнаружено. Установлено наличие объективных предпосылок для закрепления углерода атмосферы во фракциях органического вещества агро-серой почвы: за первые 2 года вегетации мискантуса в мобильных фракциях органического вещества накопилось не менее 300 кг/га углерода; повышение отношения С/N в подземной биомассе мискантуса до 74 (в исходной почве - 20) сопровождалось существенным снижением скорости минерализации вновь поступающих растительных остатков. Параметры продукционного процесса M. sacchariflorus сорта Сорановский в условиях агро-серой почвы в Центральной лесостепи Приобья соответствовали присущим виду M. sacchariflorus , культивируемому в других регионах мира на разных типах почв. Сделан вывод, что выращивание указанной культуры в целях получения биомассы в условиях Сибири может быть обоснованным с экологической, агротехнической и экономической точек зрения.

Еще

Энергетические растения, miscanthus sacchariflorus, сорт сорановский, надземная биомасса, подземная биомасса, вынос элементов питания, накопление углерода в почве

Короткий адрес: https://sciup.org/142229457

IDR: 142229457   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2021.1.121rus

Список литературы Miscanthus sacchariflorus в Сибири: параметры продукционного процесса, динамика биофильных элементов

  • Lewandowski I., Clifton-Brown J., Trindade L.M., van der Linden G.C., Schwarz K.-U., MüllerSämann K., Anisimov A., Chen C.-L., Dolstra O., Donnison I.S., Farrar K., Fonteyne S., Harding G., Hastings A., Huxley L.M., Iqbal Y., Khokhlov N., Kiesel A., Lootens P., Meyer H., Mos M., Muylle H., Nunn C., Özgüven M., Roldan-Ruiz I., Schüle H., Tarakanov I., van der Weijde T., Wagner M., Xi Q., Kalinina O. Progress on optimizing Miscanthus biomass production for the European bioeconomy: results of the EU FP7 project OPTIMISC. Frontiers in Plant Science, 2016, 7(1620): 1-23 (doi: 10.3389/fpls.2016.01620).
  • Heaton E.A., Flavell R.B., Mascia P.N., Thomas S.R., Dohleman R.G., Long S.P. Herbaceous energy crop development: recent progress and future prospects. Current Opinion in Biotechnology, 2008, 19(3): 202-209 (doi: 10.1016/j.copbio.2008.05.001).
  • Анисимов А.А., Хохлов Н.Ф., Тараканов И.Г. Мискантус (Miscanthus spp.) в России: возможности и перспективы. Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования, 2016, 12: 3-5.
  • Открытый онлайн атлас-определитель растений и лишайников России и сопредельных стран. Режим доступа: http://www.plantarium.ru/page/view/item/41884.html. Без даты.
  • Clifton-Brown J.C., Lewandowski I. Overwintering problems of newly established Miscanthus plantations can be overcome by identifying genotypes with improved rhizome cold tolerance. New Phytologist, 2000, 148(2): 287-294 (doi.org/10.1046/j.1469-8137.2000.00764.x).
  • Pude R., Franken H. Reynoutria bohemica — eine Alternative zu Miscanthus x giganteus? Die Bodenkultur, 2001, 52(1): 19-27.
  • Dong H., Green S.V., Nishiwaki A., Yamada T., Stewart J.R., Deuter M., Sacks E.J. Winter hardiness of Miscanthus (I): Overwintering ability and yield of new Miscanthus x giganteus genotypes in Illinois and Arkansas. Global Change Biology — Bioenergy, 2018, 11(5): 691-705 (doi: 10.1111/gcbb.12588).
  • Шумный В.К., Вепрев С.Г., Нечипоренко Н.Н., Горячковская Т.Н., Слынько Н.М., Колчанов Н.А., Пельтек С.Е. Новая форма мискантуса китайского (веерника китайского Miscanthus sinensis Anders.) как перспективный источник целлюлозосодержащего сырья. Вавиловский журнал генетики и селекции, 2010, 14(1): 122-126.
  • Слынько Н.М., Горячковская Т.Н., Шеховцов С.В., Банникова С.В., Бурмакина Н.В., Старостин К.В., Розанов А.С., Нечипоренко Н.Н., Вепрев С.Г., Шумный В.К., Колчанов Н.А., Пельтек С.Е. Биотехнологический потенциал новой технической культуры — мис-кантус сорт Сорановский. Вавиловский журнал генетики и селекции, 2013, 17(4-1): 765-771.
  • Дорогина О.В., Васильева О.Ю., Нуждина Н.С., Буглова Л.В., Гисматулина Ю.А., Жмудь Е.В., Зуева Г.А., Комина О.В., Цыбченко Е.А. Ресурсный потенциал некоторых видов рода Miscanthus Anderss. в условиях континентального климата лесостепи Западной Сибири. Вавиловский журнал генетики и селекции, 2018, 22(5): 553-559 (doi: 10.18699/VJ18.394).
  • Nunn C., Hastings A.F.S.J., Kalinina O., Ôzgûven M., Schûle H., Tarakanov I.G., Van Der Weijde T., Anisimov A.A., Iqbal Y., Kiesel A., Khokhlov N.F., McCalmont J.P., Meyer H., Mos M., Schwarz K.U., Trindade L.M., Lewandowski I., Clifton-Brown J.C. Environmental influences on the growing season duration and ripening of diverse Miscanthus germplasm grown in six countries. Frontiers in РШШ Science, 2017, 8: 1-14 (doi: 10.3389/fpls.2017.00907).
  • Dohleman F.G., Heaton Е.А., Arundale RA., Long S.P. Seasonal dynamics of above- and below-ground biomass and nitrogen partitioning in Miscanthus x giganteus and Panicum virgatum across three growing seasons. Global Change Biology — Bioenergy, 2012, 4(5): 534-544 (doi: 10.1111/j.1757-1707. 2011.01153.x).
  • Masters M.D., Black C.K., Kantola I.B., Woli K.P., Voigt T., David М.В., DeLucia Е.Н. Soil nutrient removal by four potential bioenergy crops: Zea mays, Panicum virgatum, Miscanthus x gi-ganteus, and prairie. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2016, 216: 51-60 (doi: 10.1016/j.agee.2015.09.0160).
  • Oliveira J.A., West C.P., Afif E., Palencia P. Comparison of Miscanthus and Switchgrass cultivars for biomass yield, soil nutrients, and nutrient removal in Northwest Spain. Agronomy Journal, 2017, 109(1): 122-130 (doi: 10.2134/agronj2016.07.0440).
  • Poeplau C., Don A. Soil C changes under Miscanthus driven by C4 accumulation and C3 de-compostion — toward a default sequestration function. Global Change Biology — Bioenergy, 2014, 6: 327-338 (doi: 10.1111/gcbb.12043).
  • Dufoss K. Effects of a 20-year old Miscanthus x giganteus stand and its removal on soil characteristics and greenhouse gas emissions. Biomass and Bioenergy, 2014, 69: 198-210 (doi: 10.1016/j.biombioe.2014.07.003).
  • Robertson A.D., Whitaker J., Morrison R., Davies C.A., Smith P., McNamara N.P. A Miscanthus plantation can be carbon neutral without increasing soil carbon stocks. Global Change Biology — Bioenergy, 2017, 9(3): 645-661 (doi: 10.1111/gcbb.12397).
  • Shepherd A., Littleton E., Clifton-Brown J., Martin M., Hastings A. Projections of global and UK bioenergy potential from Miscanthus x giganteus — feedstock yield, carbon cycling and electricity generation in the 21st century. Global Change Biology — Bioenergy, 2020,12(4):287-305 (doi: 10.1111/gcbb.12671).
  • Ye С., Hall S.J. Mechanisms underlying limited soil carbon gains in perennial and cover-cropped bioenergy systems revealed by stable isotopes. Global Change Biology — Bioenergy, 2020, 12(4): 101-117 (doi: 10.1111/gcbb.12657).
  • Петербургский А.В. Практикум по агрономической химии. М., 1968.
  • Агрохимические методы исследования почв /Под ред. А.В. Соколова. М., 1975.
  • Шарков И.Н. Определение интенсивности продуцирования СО2 почвой адсорбционным методом. Почвоведение, 1984, 7: 136-143.
  • Семенов В.М., Когут Б.М. Почвенное органическое вещество. М., 2015.
  • Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия земель сельскохозяйственного назначения. М., 2003.
  • Brosse N., Dufour A., Meng X., Sun Q., Ragauskas A. Miscanthus: a fast-growing crop for biofuels and chemicals production. Biofuels, Bioproducts and Biorefining, 2012, 6(5): 580-598 (doi: 10.1002/bbb.1353).
  • Lewandowski I., Clifton-Brown J.C., Andersson B., Basch G., Christian D.G., Jorgensen U., Jones M., Riche A., Schwarz K., Tayebi K., Teixeira F. Environment and harvest time affects the combustion qualities of Miscanthus genotypes. Agronomy Journal, 2003, 95: 1274-1280 (doi: 10.2134/agronj2003.1274).
  • Besnard A., Ferchaud F., Levrault F., Marsac S., Nguyen E., Savouré M.L. Lignoguide, savoir choisir une culture de biomasse. Bioénergie International, 2013, 26: 6-11.
  • Besnard A., Ferchaud F., Levrault F., Nguyen E., Marsac S., Savouré M.L. Le Lignoguide: une aide aux choix des cultures biomasse. Innovations Agronomiques, 2014, 34: 35-50.
  • Maughan M. Miscanthus x giganteus productivity: the effects of management in different environments. Global Change Biology — Bioenergy, 2012, 4: 253-265 (doi: 10.1111/j.1757-1707201101144.x).
  • Tubeilen F., Rennie T.J., Goss M.J. A review on biomass production from C4 grasses: yield and quality for end-use. Current Opinion in Plant Biology, 2016, 31: 172-180 (doi: 10.1016/j.pbi.2016.05.001).
  • Заварзин Г.А. Лекции по природоведческой микробиологии. М., 2004.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp