Zasady produkcji

Uprawa roślin na cele energetyczne jest często postrzegana jako nowe wyzwanie przed jakim staje polskie rolnictwo. Dotyczy to również zasad związanych z doborem gatunków, uprawą roli, nawożeniem, ochroną roślin i technologią zbioru. W przypadku roślin uprawianych z przeznaczeniem do produkcji biogazu i biopaliw płynnych (zboża, rzepak, kukurydza, burak cukrowy) technologia produkcji jest niemal tożsama ze stosowaną w uprawie na cele żywnościowe. Pewne różnice mogą wystąpić jedynie przy doborze odmian, które różnią się ze względu na przeznaczenie. Jednak firmy nasienne w materiałach promocyjnych zamieszczają informację o przeznaczeniu danej odmiany, co znacznie ułatwia rolnikowi podjęcie decyzji.

Znacznie więcej pytań i wątpliwości budzi natomiast technologia produkcji roślin wieloletnich uprawianych na cele energetyczne (wierzba, miskant, ślazowiec pensylwański). 

W przypadku tego typu plantacji kluczowe znaczenie ma odpowiednie przygotowanie pola, które warunkuje dobre przyjęcie roślin oraz ich wzrost w okresie wegetacji ze szczególnym uwzględnieniem możliwości konkurowania z chwastami. W tym celu pole przed założeniem plantacji należy starannie odchwaścić oraz powinno się wykonać analizy chemiczne gleby, aby właściwie ustalić potrzeby wapnowania oraz nawożenia fosforem i potasem. Sposób przygotowania pola pod plantacje zależy od  dotychczasowego sposobu jego użytkowania:

  • pola odłogowane;
  • pola użytkowane ale zaniedbane (zaperzone i porośnięte innymi chwastami wieloletnimi);
  • pole utrzymywane w dobrej kulturze.

W przypadkach a i b w okresie letnim lub pożniwnym na zielone chwasty należy zastosować nieselektywne herbicydy (zawierające Glifosat) w dawkach podanych na opakowaniu. W celu oczyszczenie pola z chwastów wieloletnich (perz, ostrożeń, powój).

Gleby kwaśne (o pH poniżej 5,5) należy koniecznie zwapnować. Na lżejszych glebach trzeba zastosować 2-3 t/ha, na ciężkich 3-5 t/ha nawozów wapniowych w przeliczeniu na CaO. 

Po 6 – 8 tygodniach od zastosowania herbicydu można wysiać nawozy wapniowe i wymieszać je z glebą. Przed zimą konieczne jest wykonanie głębokiej (przynajmniej na 30 -35 cm) orki przedzimowej1.

Fot.1. Pole prawidłowo przygotowane pod założenia wieloletniej plantacji roślin uprawianych na cele energetyczne.

Ważne jest również zapewnienie roślinom optymalnego zaopatrzenia w składniki pokarmowe, co umożliwia wytworzenie odpowiedniej ilości biomasy. W tym celu w roku założenia plantacji stosuje się nawożenie azotem (N) w dawce 20 kg/ha, fosforem (P2O5) w dawce 10-20 kg/ha i potasem (K2O) w dawce 20-40 kg/ha. W kolejnych latach zalecane dawki NPK na ha wynoszą: 90 kg N, 30-60 kg P2O5 i 80-120 kg K2O. Wyższe dawki P i K stosuje się na glebach ubogich w te składniki1.

Na tak przygotowanej glebie możemy przystąpić do zakładania plantacji, którego sposób przeprowadzenia uzależniony jest od gatunku rośliny i rodzaju sadzonek. Plantację wierzby możemy zakładać z sadzonek wegetatywnych zwanych zrzezami lub sztobrami. Są to 20-25 cm odcinki dolnych i środkowych części jednorocznych lub dwuletnich pędów o grubości 7-18 mm. Istnieje również możliwość zakładania plantacji wierzby z tzw. „żywokołów” w systemie Eko-Salix.  Ten sposób zakładania plantacji może być stosowany na trwałych użytkach, które nie są zaliczane do obszarów przyrodniczo-cennych.  Dwuletnie pędy wierzby o wysokości ok. 2,0-2,5 m są wysadzane w darń na głębokość 40 – 50 cm. Sadzonki wierzby wysadza się do gruntu późną jesienią lub wczesną wiosną w przypadku większych plantacji za pomocą specjalistycznych sadzarek. Plantacje miskanta możemy zakładać z sadzonek korzeniowych (rizomów) lub sadoznek produkowanych metodą in vitro. Sadzonki miskanta, ze względu na ich dużą wrażliwość na niskie temperatury wysadzamy do gruntu w okresie wiosennym. W przypadku ślazowca pensylwańskiego możliwe jest zakładanie plantacji poprzez wysiew nasion do gruntu (generatywnie), sadzonki korzeniowe oraz ukorzenione sadzonki zielne. Wysiew nasion ślazowca bezpośrednio do gruntu przeprowadza się około połowy kwietniu, kiedy temperatura gleby osiągnie około 10°C. Gleba musi być bardzo staranie uprawiona, wyrównana i zagęszczona (najlepiej wałem strunowym), aby można było umieścić nasiona na jednakowej głębokości 1,0-1,5 cm. Sadzonki ślazowca zarówno korzeniowe jak i zielne wysadzamy do gruntu na ogół wczesna wiosną.

Bardzo ważne jest, aby przystępując do rozplanowania nasadzeń pamiętać, że obowiązkowe jest zachowanie ostępów:

  • 1,5 m od granicy sąsiedniej działki, na której założona jest taka sama plantacja lub jest użytkowana jako grunt leśny;
  • 3 m od granicy działki użytkowanej w inny niż wymieniony powyżej sposób1.

Po założeniu plantacji bardzo ważna jest jej prawidłowa pielęgnacja, w tym szczególnie istotna jest walka z zachwaszczeniem.  W tym celu przed lub bezpośrednio po wysadzeniu zrzezów wierzby lub ukorzenionych sadzonek miskanta i ślazowca możliwe jest zastosowanie herbicydu doglebowego. W przypadku plantacji zakładanych z siewu lub sadzonek korzeniowych konieczne jest mechaniczne zwalczanie chwastów. Niezależnie od sposobu zakładania plantacji, obok mechanicznego zwalczania chwastów w międzyrzędziach, konieczne jest ich ręczne usunięcie z rzędów. W przypadku większości gatunków w kolejnych latach w wyrównany łan roślin uprawnych powinien skutecznie ograniczać wzrost chwastów.

Ważna jest również, szczególnie w początkowym okresie istnienia planacji, prawidłowa jej ochrona przed chorobami i szkodnikami. Do tego celu wykorzystać można dostępne środki ochrony roślin, które należy stosować zgodnie z dołączoną do nich etykietą.

Ostatni etapem w cyklu produkcji jest zbiór roślin, którego sposób przeprowadzenia uzależniony jest od rodzaju uprawianej rośliny i przeznaczenia biomasy.

Na plantacji wierzby można stosować zbiór:

Jednofazowy – specjalnymi kombajnami, które jednocześnie ścinają i zrębkują wierzbę. Charakterystyka pracy tych maszyn opiera się na zasadzie działania typowych kombajnów zbierających kukurydzę na kiszonkę. Wadą tych maszyn jest znaczny koszt zakupu oraz problemy związane ze składowaniem zebranych wilgotnych zrębków, które w pryzmach ulegają zagrzaniu i rozkładowi a nawet samozapłonowi. Dodatkowo utrudnione jest systematyczne dostarczanie biomasy do odbiorcy finalnego.

Dwufazowy – obejmuje dwa niezależne etapy, w których wykorzystuje różne maszyny. W pierwszej kolejności rośliny są ścinane i w różnej formie (bele, wiązki) wywożone z pola (fot. 2). Następnie  po częściowym przeschnięciu  są zrębkowane i dostarczana odbiorcy. Umożliwia to bardziej systematyczną w ciągu roku dostawę biomasy o mniejszej wilgotności, która jest bardziej przydatna do wykorzystanie w energetyce1.
Miskanta można zbierać późną jesienią lub zimą (listopad – luty) , ale pozyskuje się wówczas biomasę o wilgotności 35-55% w zależności od genotypu i roku , która jest mało przydatna do transportu oraz składowania. Przesunięcie zbioru na wczesną wiosnę umożliwia uzyskanie biomasy o wilgotności 15-25%, a do zbioru miskanta można wówczas wykorzystać sprzęt stosowanym do zbioru siana lub słomy. W zależności od wilgotności biomasy oraz sposobu jej zagospodarowania można stosować jedno- lub dwufazowy zbiór miskanta.

Jednofazowy – wykorzystuje się sieczkarnie polowe (silosokombajny), które koszą i rozdrabniają biomasę. Jednak tak zebrana biomasa ma bardzo małą masę usypową, co zwiększa koszty transportu.

Dwufazowy – (stosowany głównie wiosną) w pierwszym przejeździe miskant jest koszony na pokosy, a następnie masa roślinna jest prasowana. Ułatwia to transport biomasy, jednak konieczna jest tu większa liczba przejazdów, co przy większej wilgotności gleby prowadzi do nadmiernego jej zagęszczenia i może obniżać plony miskanta w następnym roku1

Biomasę ślazowca można zbierać typowymi sieczkarniami polowymi w okresie od późnej jesieni do przedwiośnia. Na ogół w późniejszych terminach wilgotność zbieranej biomasy jest mniejsza, a w suche mroźne dni może ona wynosić około 20%. Ślazowca można również zbierać wiosną i uzyskuje się wówczas biomasę o wilgotności poniżej 20%, co umożliwia bezpośrednie przeznaczenie jej do produkcji pelletu1.

Zebrana biomasa może być składowana w gospodarstwie w celu jej częściowego przesuszenia lub bezpośrednio z pola dostarczana do przetwórcy lub odbiorcy. 

Fot. 2. Zbiór wierzby za pomocą maszyny BIOBALER WB55

dr inż. Mariusz Matyka
Zakład Systemów i Ekonomiki Produkcji Roślinnej
Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowy Instytut Badawczy w Puławach

1 http://postcarbon.pl/2008/01/krotka-historia-energii/
2 Zhao L., Feng L., Hall Ch.A.S.: Is peakoilism coming? Energy Policy, 2009; 37: 2136-2138.
3 Protokół z Kyoto do Ramowej konwencji Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu. Dz.U. nr 203 poz. 1683 i 1684.
4 Toffler A. Trzecia fala. Wydawnictwo Kurpisz S.A. Poznań, 2009.
5 Matyka M.: Rolnictwo a odnawialne źródła energii-szanse i zagrożenia, [W:] Z badań nad rolnictwem społecznie zrównoważonym [11]. Program Wieloletni, Raport 3, IERiGŻ-PIB, Warszawa, 2011.