Biomasės augintojams ir tyrėjams būtina išsiaiškinti, kokius augalus – vietinius tradicinius ar netradicinius, o gal įvežtinius – labiau apsimoka auginti Lietuvoje

Nemaistinių augalų parinkimo ir auginimo energetiniams tikslams tyrimai pradėti LŽI 2007 metais – įrengta bandyminė energetinių augalų plantacija. Parinkti skirtingi pagal kilmę, fotosintezės aktyvumo tipą, rūšį, ilgaamžiškumą ir potencialią paskirtį augalai. Mokslinis projektas „Naujų atsinaujinančių energijos šaltinių kūrimas, formuojant trumpos apyvartos miško želdinių ir žolinių (įvežtinių ir vietinių) augalų plantacijas“ tęsiamas ir šiais metais.

Tiriamos keturios energetinių augalų grupės

Pagrindinis tyrimo tikslas – įvertinti greito augimo miško želdinių (gluosnio žilvičių ir juodųjų tuopų), žolinių vietinių ir įvežtinių, daugiamečių ir vienamečių augalų vystymosi ypatumus, augimo spartą, derlingumo ir energetinį potencialą bei palyginti su vietinės kilmės maistiniais ir netradiciniais augalais. Taip pat siekiama įvertinti įvežtinių augalų adaptacijos toleranciją Lietuvos klimato sąlygomis pirmaisiais ir vėlesniais auginimo metais.

Energetinių augalų plantacijoje auga apie 20 rūšių augalų, sugrupuotų į keturias grupes, jie pasodinti ne tipingame Dot­nuvos dirvožemiams rudžemyje, o akmenuotame priemolio su žvyro priemaiša dirvožemyje, Dotnuvėlės upelio buvusioje senvagėje. Tai:

• trumpos rotacijos miško želdiniai – gluosnio žilvičiai (Salix viminalis L.) ir juodosios tuopos (Populus nigra L.): hibridinės ir glaustašakės;
•  įvežtiniai žoliniai augalai – drambliažolės (Miscanthus giganteus), 3 rūšių rūgtys (Polygonacea FR. Schmidt.): sachalininės, japoninės ir hibridinės, sidos (Sida hermaphrodita) ir geltonžiedžiai legėstai (Silphium perfoliatum L.);
• netradiciniai augalai – dekoratyvieji paūksminiai ir paprastieji kiečiai (Artemisija vulgaris L.) bei topinambai (Helianthus tuberosus L.);
• tradiciniai Lietuvoje auginami (kontroliniai) vienamečiai ir daugiamečiai augalai – kvietrugiai (Triticale L.), kukurūzai (Zea L.), burnočiai (Amaranthus spp.), paprastosios šunažolės (Dactylis glomerata L.) ir rytiniai ožiarūčiai (Galega orientalis Lam.).

Šiemet energetinių augalų plantacija dar papildyta, įsėjant suomiškus nendrinius dryžučius (Phalaris arundinacea L.) ir kelias veisles rykštėtųjų daugiamečių sorų (Panicum virgatum L.). Abu šie varpiniai augalai yra populiariausi energetinių augalų sąraše: nendriniai dryžučiai, auginami vėsesnio klimato zonose ir pagal fotosintezės aktyvumą priskiriami C3 augalų tipui, rykštėtosios soros (angliškai Switchgrass), auginamos šilto klimato zonose, pagal fotosintezės aktyvumą priklausančios C4 augalų tipui.

Šis pavasaris ir vasara – išbandymas augalams

Praėjusi 2007/2008 metų žiema buvo kaip reta švelni. Ankstyvas pavasaris pranašavo, kad visų rūšių augalai sėkmingai peržiemojo. Ir iš tiesų, kai kurių rūšių augalai labai anksti pradėjo vegetuoti – jau kovo mėnesį pasirodė sprogstantys sidų pumpurai ir nepaprastai sutankėję dekoratyvieji paūksminiai kiečiai. Nors jie buvo sodinti eilėmis, po 2 augalus į kvadratinį metrą, pavasarį jauni ūgliai išaugo pakrikai ir tankiai, apie 150 ūglių 1 m2. Balandžio pirmomis dienomis pradėjo vegetuoti geltonžiedžiai legėstai ir rūgtys, 5–7 dienomis išbrinko žilvičių, o šiek tiek vėliau – tuopų pumpurai.

Įvežtinių augalų adaptavimąsi labai apsunkino šių metų ne žiemos, o pavasario klimato sąlygos. Nors ir nedidelės buvo pavasarinės nakties šalnos (nuo -1 iki -2 C ), bet nušaldė dalį sachalininių ir hibridinių rūgčių lapų, nubalo ir pavieniai sidų augalai, pajuodo pirmieji geltonžiedžių legėstų lapai.

Be šalnų sukelto streso, atsirado ir kitas neigiamas veiksnys – jau balandį pradėjo trūkti drėgmės (per trečiąjį balandžio dešimtadienį neiškrito nė lašo). Visų augalų augimas sulėtėjo. Per gegužę tik 5 dienas pakrapnojo (per visą mėnesį teiškrito 13 mm kritulių). Kituose šalies rajonuose šiek tiek daugiau palynodavo, o Dotnuvoje ir birželio pirmąjį dešimtadienį neiškrito nė lašo. Viršutinio dirvos sluoksnio drėgmė jau buvo pasiekusi kritinę – 6 procentų – ribą. Iš pradžių augalai vyto ir gelto, o vėliau pradėjo žemėti – lyg į žemę smigtų.

Užsitęsęs drėgmės trūkumas dirvoje labai nualino visų rūšių augalus. Netgi tokie nereiklūs ir atsparūs, kaip sidos, geltonžiedžiai legėstai, kiečiai ir paprastosios šunažolės, – nurudavo. Nuo sausrų mažiausiai nukentėjo rūgtys ir ožiarūčiai. Drambliažolėms pavasaris buvo itin nepalankus – ilgai nesušilo dirva, mat naktį oro temperatūra nukrisdavo iki 6 laipsnių, o dieną orai dar nepajėgė įšildyti šiaudais mulčiuoto dirvos paviršiaus iki 15 oC, kad susidarytų būtinos sąlygos startiniam drambliažolių augimui. Todėl drambliažolės šiemet pradėjo augti tik birželio pradžioje.

Birželio pabaigoje vykdyta augalų vertinimo apskaita parodė, kad po pirmosios žiemos ir itin nepalankaus pavasario vegetuoti pradėjo 30 proc. mažiau augalų, negu jų buvo rudenį. Intensyvesnis dramb­liažolių augimas bei požeminių ūglių pasirodymas dirvos paviršiuje nustatytas tik liepos mėnesį. Jis itin gausus buvo rugpjūtį, net iš kai kurių kerų, kurie buvo užregistruoti kaip žuvę, pasirodė nauji ūgliai. Matyt, šiais, antraisiais drambliažolių augimo metais, jų krūmijimasis vyks visą vegetacijos periodą. Kad tik dažniau ir gausiau palytų.

Pirmųjų metų biomasės derlius

Daugelyje Europos šalių praktikuojama energetinių augalų biomasę nupjauti ankstyvą pavasarį, motyvuojant tuo, kad biomasės orasausė drėgmė yra sumažėjusi iki tokio lygio, kad ją tinka tiesiogiai naudoti kurui be džiovinimo, laikymo, transportavimo ir kt. sąnaudų. Tai ypač tinka miško želdiniams. Beje, nupjauti pirmamečius želdinius baigiantis pirmajai žiemai arba ankstyvą pavasarį verta dar ir dėl to, kad tai sužadina papildomų pumpurų formavimąsi ir padidina stiebų pasidauginimo koeficientą kere. Tačiau žolinių augalų biomasę paliekant per žiemą lauke, patiriami dideli jos žiemojimo nuostoliai. Ankstesniaisiais tyrimais buvo nustatyta, kad ankštinių žolių (rytinių ožiarūčių) nuostoliai sudaro iki 30 proc.

Žilvičiai pirmaisiais metais augo daug sparčiau negu tuopos ir jų biomasės gauta 2,5 t iš ha sausųjų medžiagų. Tuopos (kaip teigė ir vokiečių mokslininkai, siūlę jas tirti šioje plantacijoje), pirmaisiais metais ypač lėtai auga, mat jos pirmiausia formuoja ir vysto šaknų sistemą, o antžeminė dalis vystosi silpniau, todėl ir biomasės nebūna daug. Tačiau vėliau jos derlingumu pranoksta žilvičius.

Paprastai kuo augalai ilgaamžiškesni, tuo ilgesnis jų produktyvusis laikotarpis, kuris dažniausiai ir prasideda vėliau. Turint omenyje, kad daugiamečiai augalai, priklausomai nuo rūšies, visu pajėgumu derėti pradeda nuo antrųjų ar trečiųjų metų, ar net dar vėliau, reikėtų į tai atsižvelgti, vertinant ir pirmųjų augimo metų derlių bei atliekant ekonominius skaičiavimus.

Peržiemojusių kitų žolinių augalų biomasės derlius labai priklausė nuo augalo rūšies. Daug vilčių teikia rūgtys ir sidos. Geltonžiedžiai legėstai formuoja daug lapų: jų dalis bendroje masėje rudenį sudaro didesnę dalį, todėl ir jų biomasę vertėtų pjauti rudenį ir silosuoti biodujų gamybai ar kitokiai paskirčiai. Sidų stiebai labai gerai žiemojo ir išliko statūs iki pavasario, sudarydami iki 2 t ha-1 sausosios biomasės. Drambliažolių derliaus praktiškai nebuvo.

Labai svarbus rodiklis yra peržiemojusių energetinių augalų biomasės drėgnumas. Miško želdinių drėgnumas buvo apie 50 proc., žolinių augalų biomasės drėgnumas labai priklausė nuo augalo rūšies ir kito nuo 46 iki 29 proc. Netradicinių augalų grupėje itin gerai pasirodė daugiamečiai kiečiai, jų sausosios biomasės derlius buvo apie 3 t ha-1 ir iš visų augalų turėjo mažiausiai drėgmės – iki 15 proc.. Tai daug vilčių teikiantys augalai planuojantiems auginti biomasę kieto kuro gamybai.

Vietinės kilmės augalų biomasės derlius

Kontrolinių vietinių augalų biomasės derlius nuimtas kiekvienai jų rūšiai optimaliu laiku – tų pačių metų rudenį. Daugiausia biomasės užaugino kukurūzai – 19 t ha-1. Panašų kiekį biomasės – apie 8 t ha-1 – užaugino ir paprastosios šunažolės su kvietrugių antsėliu bei burnočiai. Mažiausias gautas ožiarūčių bio­masės derlius. Vizualiai gražūs sidų pasėliai rudenį labai viliojančiai atrodė, palyginti su kontroliniais augalais. Nustatytas jų biologinis derlius pranoko lūkesčius – gauta 8 t ha-1 sausosios biomasės. Nenuvylė ir pirmųjų metų paprastųjų kiečių derlius – jų biomasės gauta 5,6 t ha-1. Beje, kiečių biomasės drėgmė buvo mažiausia, o ląstelienos koncentracija siekė net 50 proc. Kiečių biomasę sudeginus, pelenų liko panašiai, kaip ir daugiamečių žolių – apie 6 procentus.

Energetinių augalų antrieji augimo metai

Biometriniai augalų vystymosi rodik­liai nustatomi kas mėnesį. Liepos 29 dieną atlikti vertinimų duomenys rodo, kad skirtingoms augalų rūšims būdingas savitas augimo tempas ir vystymasis bei reakcija į biotinius ir abiotinius veiksnius. Šį vegetacijos laikotarpį, kaip jau minėta, net ir nuolat trūkstant drėgmės dirvoje, aukščiausi išaugo žilvičiai – iki 2,5 metro. Panašaus aukščio – apie 2 metrus – buvo sidos ir rūgtys. Tenka dar pasakyti, kad sidos jautriau reaguoja į sausrą negu rūgtys, nors pastarosios ir plačialapės, tačiau šiuo vegetacijos tarpsniu dar kol kas nepradeda vysti.

Žilvičių būsimų stiebų pumpurams susiformuoti ši žiema buvo nepaprastai palanki, jų išsprogo apie 30 proc. daugiau (gegužės 28 d. vertinimu), negu šiuo metu auga. Mat trūkstant drėgmės, augalai nepajėgė visų pradėtų stiebų auginti, tad dalis jų pasiliko pradinėje augimo stadijoje arba sunyko. Daugiausia šoninių stiebų iš šliaužiančiųjų šakniastiebių suformavo dekoratyvieji kiečiai – net iki 148 vnt. m-2. Turbūt nelengva būtų rasti kitą tokį vietinės kilmės augalą, kuris turėtų tokį galingą vegetatyvinio dauginimosi potencialą ir palyginti gausią antžeminę masę. Dramb­liažolių stiebų skaičius kere iki rudens dar gerokai padidės. Austrų ir čekų mokslininkų duomenimis, stiebų skaičius kere gali svyruoti nuo 42 iki 54.

Azoto trąšų poveikis energetiniams augalams nenuoseklus, kai kur net sunkiai paaiškinamas, matyt, jo įsisavinimą apsunkino beveik nuolatinis drėgmės trūkumas.

Atlikti dinaminiai augalų augimo ir vystymosi vertinimai nuo gegužės iki liepos parodė, kad intensyviausiai miško želdinių grupėje augo žilvičiai. Sidos tarsi lenktyniavo su sachalininėmis rūgtimis, o japoninės rūgtys – su dekoratyviaisiais kiečiais. Pastarieji jau akivaizdžiai pradėjo vysti nuo sausros, mat jų šaknų tinklas yra arčiau dirvos paviršiaus negu rūgčių. Užsitęsusi sausra gali sutrukdyti tinkamai įvertinti azoto trąšų poveikį augalams.

Šių metų sėjos kontrolinių augalų pasėliai atrodo itin prastai – sausra žvyringoje žemėje labiau negu kitur išryškino skirtingų rūšių augalų ištvermingumą ir adaptavimosi gebą šiltėjant klimatui ir netolygiai pasiskirstant krituliams. Gerai yra tai, kad šių metų duomenys labai išryškins atskirų rūšių privalumus ir trūkumus ir tai palengvins jų pasirinkimą augintojams. Energetinių augalų plantacija yra demonstruojama LŽI mokslinių renginių ir praktinių seminarų metu, konsultuojami visi besidomintys naujais augalais.

***

Energetikai intensyviau naudojama augalų biomasė atitiktų pagrindinius energetikos politikos tikslus – užtikrintų saugų energijos tiekimą, saugotų aplinką, sumažintų šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekį.

Europos Parlamentas, atsižvelgdamas į biomasės naudojimo energetiniams tikslams veiksmų planą, skatina biomasę naudoti įvairiose srityse: šilumos gamyboje, biodujų ir elektros tiekime, degalų gamyboje, chemijos pramonėje. Bendrojoje žemės ūkio politikoje numatyta remti kai kurių rūšių energetinių augalų auginimą, o nustatytą didžiausią garantinį plotą energetinių augalų auginimo paramai gauti padidinti daugiau kaip 1,5 mln. ha.

Kadangi augalų biomasė iš visų atsinaujinančių energijos šaltinių yra vienintelė anglies turinti medžiaga, dėmesys kreiptinas ne tik į energijos suvartojimą, bet ir į anglies turinčių produktų gamybą. Intensyvesnis biomasės vartojimas sumažintų priklausomybę nuo išorinių energijos šaltinių, o kaimo vietovėse galima būtų rasti naujų ekonominės plėtros ir užimtumo galimybių.