Biuletyn / Newsletter

W dniach 18-19 września 2018 roku zespól SIDATIM

zorganizował drugą międzynarodową konferencję

naukową w Kobylance koło Szczecina, w której udział

wzięli rolnicy, naukowcy, studenci i praktycy, uprawiający

Sida i Silphium, zarówno z Polski, jak i z zagranicy

(Austria, Niemcy, Włochy, Wielka Brytania).

Pierwszego dnia ok. 40 uczestników wysłuchało

prezentacji dotyczących nowatorskich roślin

energetycznych: Sida i Silphium. Drugiego dnia, oprócz

sesji posterowej, uczestnicy zwiedzali eksperymentalne

doświadczenia polowe, zlokalizowane w Rolniczej Stacji

Doświadczalnej w Lipniku koło Stargardu.

Stan badań w projekcie SIDATIMProjekt SIDATIM, finansowany przez program FACCE

SURPLUS, rozpoczął się w 2016 roku. Międzynarodowy

zespół założył doświadczenia eksperymentalne polowe z

Sida hermaphrodita i Silphium perfoliatum w Polsce, w

Niemczech, w Wielkiej Brytanii i we Włoszech i rozpoczął

badania nad możliwością uprawy i wykorzystania

nowatorskich roślin energetycznych, zielnych i

wartościowych drzew na obszarach rolniczych.

Cel SIDATIM• Ocena ekonomicznego i ekologicznego

potencjału ślazowca pensylwańskiego (Sida hermaphrodita), wieloletniej rośliny energetycznej z Ameryki Północnej

• Oszacowanie zarówno potencjału sekwestracji węgla drzew na obszarach rolniczych, jak również kwantyfikacja i modelowanie wpływu ich zacieniania na uprawy rolne

• Ocena możliwości uprawy ślazowca (Sida h.) rosnącego pod wartościowymi drzewami w systemach agro-leśnych.

Research Project SIDATIM:

Novel Pathways of Biomass Production: Assessing the

Potential of Sida hermaphrodita and Valuable Timber

Trees

= Nowatorskie ścieżki produkcji biomasy: ocena

potencjału Sida hermaphrodita i wartościowych roślin

drzewiastych Druga Konferencja SIDATIM w Szczecinie, Polska

W tym biuletynie zawarto informacje dotyczące realizacji projektu SIDATIM do września 2018

W 2016 roku założono doświadczenia polowe w

Casale Monferrato (Północne Włochy), w Lipniku

(Polska) i w Werlte (Niemcy); zaś kolejne w 2017

roku w Silsoe (Wlk. Brytania) i Montenero

(Środkowe Włochy). W każdym miejscu założono

doświadczenia dwuczynnikowe w układzie

losowanych bloków w czterech powtórzeniach, w

których testowano dwa genotypy Sida (Sida 1 and

Sida 2) i jeden genotyp Silphium oraz dwie metody

założenia plantacji poprzez: i) wysiew nasion

(Seeds), ii) sadzenie ukorzenionych sadzonek

(Seedlings).

Wyniki, przedstawione na wykresie poniżej,

wskazują, że Sida w Polsce była w stanie

wyprodukować 10 ton suchej masy (dry mass) z 1 ha

w drugim roku użytkowania.

Rośliny Sida koszono w marcu 2017 i 2018 roku.

Oczekuje się, że produktywność jej wzrośnie w

trzecim roku wegetacji, a plony będą podobne do

plonów biomasy drzew uprawianych w krótkich

rotacjach jak np. wierzba energetyczna czy topola.

W przeciwieństwie do tych ostatnich, Sida może być

zbierana standardowymi maszynami rolniczymi typu

sieczkarnie polowe, a jej biomasa jest na tyle sucha,

że może być bezpośrednio spalana lub

przechowywana. Na ogół rośliny uprawiane metodą

siewu z nasion wydały mniejsze plony biomasy od

tych uprawianych z ukorzenionych sadzonek. Ten

efekt był bardziej widoczny w doświadczeniach

przeprowadzonych przez pozostałych partnerów

projektu.

Wstępne wyniki badań nad Sida

0

5

10

15

20

Year 1 Year 2 Year 1 Year 2 Year 1 Year 2 Year 1 Year 2 Year 2 Year 2

Seeds Seedlings Seeds Seedlings Seed Seedl.

Sida 1 Sida 1 Sida 2 Sida 2 Silphium

t d

ry m

ass a-1

ha-1

Ryc. 1. Plon s.m. Sida i Silphium w warunkach Szczecina (Polska)

ab ab

c

a

a a

b

a

c

b

Sida i Silphium (rożnik przerośnięty) zbierano w

październiku 2017 roku w celu oceny ich

przydatności do produkcji biogazu W drugim roku

wegetacji (w pierwszym roku plon jest zbyt mały).

Uzyskany plon biomasy Silphium wyniósł ok. 15 ton

suchej masy z 1 ha (zobacz dwa ostatnie słupki na

wykresie powyżej dla Szczecina, Polska). Rośliny

wyrosłe z nasion wydały większe plony, co

stwierdzono również w pozostałych punktach

doświadczalnych, prawdopodobnie dlatego, że

sadzonki potrzebują trochę czasu, aby odzyskać

wigor po tzw. "szoku sadzenia".

Wykres po prawej pokazuje dynamikę produkcji

(kumulująco) biogazu (niebieski) i metanu (żółty) z

zebranej biomasy z Sida w okresie 60 dni.

Ogólnie wydajność biogazu była mniejsza w

porównaniu do kukurydzy, ale ze strony

ekonomicznej może to być rekompensowane przez

niższe koszty związane z uprawą tych wieloletnich

gatunków w kolejnych latach (brak zabiegów jak

uprawa roli, siew, ś.o.r., itp.).

Wstępne wyniki badań dotyczące biogazu

Day 0 - 60

Dm

3/ kg s

uchej m

asy

Pochodząca z Ameryki Północnej Sida jest rośliną obcą

w Europie. W związku z tym należy zająć się kluczową

kwestią, czy jest rośliną inwazyjną i stanowi

potencjalne zagrożenie dla rodzimych europejskich

zbiorowisk roślinnych?

W ramach projektu SIDATIM jest to zadanie badane

przy wykorzystaniu dwóch metod: 1) testowanie

zdolności konkurencyjnej Sida, poprzez jej wzrost w

kontrolowanych doświadczeniach wazonowych wraz z

innymi europejskimi gatunkami roślin; 2) poprzez

obserwację naturalnego rozprzestrzeniania się roślin

Sida wokół istniejących plantacji (patrz czerwone kółka

na zdjęciu po prawej stronie).

Wyniki doświadczenia wazonowego wskazują, że

zdolność konkurencyjna Sida w porównaniu do innych

gatunków była stosunkowo słaba i mimo trwających

innych badań dotyczących Inwazyjności wydaje się

mało prawdopodobne, by Sida stanowiła zagrożenie

dla rodzimych zbiorowisk roślinnych.

Jedną z zalet Sida i Silphium w porównaniu do innych

wieloletnich gatunków roślin energetycznych jak

proso rózgowe czy Miscanthus jest ich obfite

kwitnienie i nektarowanie. W związku z tym mogą

przyczynić się do istotnej poprawy ekologicznej

obszarów rolniczych, w których owady zapylające

uległy drastycznemu spadkowi w ciągu ostatnich

dziesięcioleci.

Jak na razie: nie ma niebezpieczeństwa

Czy Sida jest inwazyjna?

Aspekty istotne dla politykiNasza ekologiczna ocena Sida i Silphium jużprzyciągnęły zainteresowanie decydentów wDolnej Saksonii w Niemczech.Dwa wymienione obok (z prawej strony) przepisyzostały wdrożone w wyniku projektu SIDATIM:

Jakie owady profitują z Sida i Silphium?

Nu

mb

ero

fin

div

idu

als

Powyższy wykres pokazuje dane dotyczące dystrybucji

różnych owadów zapylających, które odwiedziły 400

kwiatów Sida między godziną 8 a 10 rano. Dane

uzyskano na trzech istniejących niemieckich

plantacjach Sida (Werlte, Neuenkirchen-Vörde,

Bramsche) w odstępach dwugodzinnych przez cały

dzień. Przedstawiają one, że trzmiele były owadami

najliczniej odwiedzającymi kwiaty Sida.

1) Wszystkie nowe gatunki roślin wprowadzonedo Dolnej Saksonii należy zbadać pod kątempotencjalnych zagrożeń i korzyści ekologicznych

2) Sida jest teraz objęta programem Zazielenieniadla Dolnej Saksonii.

Podczas zakładania doświadczeń

eksperymentalnych i pracy przy poletkach ze

ślazowcem oraz poprzez nasze kontakty z

praktykami, którzy już uprawiają Sida, zdobyliśmy

doświadczenie w ich uprawie. Ponieważ brakuje

wytycznych do uprawy ślazowca, który

podsumowywałby główne etapy prac

agrotechnicznych, napisaliśmy zwięzły,

dwustronicowy przewodnik po angielsku,

niemiecku, polsku i włosku. Można go pobrać z

naszej strony internetowej pod adresem:

https://www.sidatim.eu/en/resource-

libary/documents.html

Główne elementy agrotechniki:

Praktyczne aspekty uprawy Sida

WymaganiaSida ma stosunkowo małe wymagania

siedliskowe. Ogólnie rzecz biorąc, cieplejszy

klimat i lepsze gleby przyczyniają się do

szybkiego wzrostu i wysokiego plonowania.

Kryteria wykluczające to:

•Stagnująca woda lub bardzo suche gleby

•Obszary, na których wcześniej uprawiano

rośliny podatne na Sclerotinia sclerotiorum

(szczególnie rzepak), ponieważ Sida może

łatwo zostać porażona tą chorobą grzybową.

Plantacje Sida można założyć wykorzystując

nasiona lub sadzonki. Nasiona są tańsze, ale

często ich zdolność kiełkowania jest niska. W

związku z tym obecnie zaleca się sadzić

ukorzenione sadzonki lub fragmenty korzeni.

Bardzo ważne jest, aby ograniczać

zachwaszczenie na nowo założonych plantacjach,

aż do momentu zwarcia rzędów.

Najczęściej roczne plony suchej masy mieszczą się

w zakresie od 10 do 13 ton z 1 hektara.

Produkowane zrębki (sieczka) ślazowca są często

mieszane z wiórami drzewnymi i razem spalane.

Istnieją jednak inne zastosowania Sida, np. do

produkcji włókien, płyt wiórowych lub substytutu

torfu. Ponadto Sida zbierana latem może być

również wykorzystywana jako pasza i jako substrat

do produkcji biogazu.

Od kwietnia rośliny Sida rozwijają się z pąków

wyrastających z dolnych części łodyg (fot.).

Po drugim roku wegetacji Sida może być zbierana

co roku w okresie zimowym (od stycznia do

marca) za pomocą standardowej sieczkarni

polowej (fot.). W tym czasie biomasa Sida zawiera

poniżej 20-30% wilgotności, w ten sposób można

ją spalać lub przechowywać bez suszenia (fot.).

Drugi obszar badań prowadzonych w ramach

projektu SidaTim polega na promowaniu i

poszerzaniu wiedzy na temat produkcji drewna o

wysokiej wartości na gruntach rolnych, najlepiej na

miedzach i obrzeżach pól, w istniejących

żywopłotach lub na skarpach o niższej wartości

ekologicznej.

W tym celu opracowywany jest program

komputerowy do stworzenia modelu 3D drzew,

obliczane jest pochłanianie ditlenku węgla przez

drzewa i oceniana wielkość rzucanego cienia w

czasie rzeczywistym.

Aby osiągnąć te cele stosowane są innowacyjne

metody wykorzystujące naziemne skanowanie

laserowe (Terrestrial Laser Scanning =TLS).

Skanowane są drzewa zimą, gdy ich korony nie są

pokryte liśćmi i pozwalają na bezpośredni widok

ich gałęzi. Z chmury punktów zebranych za

pośrednictwem TLS, program komputerowy

opracowuje model 3D drzewa (poniżej po lewej

stronie). W kolejnych krokach modelowana jest

sezonowa dynamika korony, symulująca wzrost

liści na wiosną i ich zrzucanie jesienią.

Modelowanie drzew i rzutów cienia

Po lewej: model 3D czereśni (wiśni) ptasiej (Prunus avium) wykonany za pomocą TLS. Drzewo można

wizualizować jako model 3D za pomocą specjalnego oprogramowania. Środek i po prawej: W projekcie

SIDATIM opracowano to oprogramowanie, aby symulować wzrost liści i dynamikę starzenia się drzewa.

Ponadto opracowano program do obliczania redukcjienergii promieniowania słonecznego spowodowanejprzez cień drzewa.Ten program wykorzystuje modele 3Dprzetworzonych danych TLS i pozwala nawizualizację i obliczanie cienia drzewa dlazdefiniowanych przez użytkownika przedziałówczasowych i nawet całego roku. Używa 10-minutowych interwałów, siatki 10 x 10 cm na ziemi imoże być zasilany rzeczywistymi danymiklimatycznymi z pobliskich stacji meteorologicznych.

Kolorowe obszary na wykresie po prawejprzedstawiają różną intensywność rocznej energiisłonecznej padającej na ziemię, modyfikowaną przezcień drzewa.

Potencjał sekwestracji węgla przez drzewa rosnące naobrzeżach pól może być znaczny. Tak więc celemSidaTim było określenie jego w skali gospodarstwa wwybranych regionach. Z tego powoduprzeprowadzono badania GIS w ŚrodkowychWłoszech.W dwóch obszarach wszystkie rzędy drzew zostałyzidentyfikowane przy użyciu określonych algorytmówGIS. Dzięki temu byliśmy w stanie określić odsetekgruntów objętych takimi rzędami oraz obliczyćdługość rzędów drzew.

Aby zbadać wpływ rzędów drzew (dorodnychdębów) na uprawiane rośliny rosnące wbezpośrednim sąsiedztwie i obok nich, określonoplon tych roślin wzdłuż wyznaczonych transektówprzez pole. Poniższy rysunek pokazuje transektyprzez pole pszenicy, które zawierają obszaryzacienione i nie zacienione.Na podstawie zebranych wyników wzdłuż tychtransektów okazało się, cień drzew nie miał stałegowpływu na plon pszenicy. Sugeruje to, że efektzmniejszenia wielkości plonu spowodowanyzmniejszonym promieniowaniem słonecznym przezcień drzew mógł zostać zrekompensowany przezzmniejszoną ewapotranspirację, prowadząc w tensposób do zwiększenia dostępności wody dla uprawrosnących na obszarach, które były umiarkowaniezacienione przez drzewa.Konieczne są dalsze badania, aby poszerzyć wiedzęo interakcjach między drzewami i uprawami wsystemach agro-leśnych.

Rzędy drzew jako granice pól

Nahm M, Morhart C (2018). Virginia mallow (Sida hermaphrodita (L.) Rusby) as perennial multipurposecrop: biomass yields, energetic valorization, utilization potentials, and management perspectives.GCB Bioenergy, 10, 393–404.

Paris P, Di Matteo G, Tarchi M, Tosi L, Spaccino L, Lauteri M (2018). Precision subsurface drip irrigationincreases yield while sustaining water use efficiency in Mediterranean poplar bioenergy plantations.Forest Ecology andManagement, 409, 749–756.

Paris P, Augusti A, Burgess P, Bury M., Chiocchini F, Cumplido-Marin L, Facciotto G, Chiarabaglio PM,Graves A, Lauteri M, Leonardi L, Martens R, Morhart C, Rossi AE, Tarchi M, Nahm M (2018). SIDATIM:Assessing the potential of new biomass crops and valuable timber trees in agroforestry systems.Proceedings of the 4th European Agroforestry Conference, 346–350.

Facciotto G, Bury M., Chiocchini F, Cumplido Marín, L, Czyż H, Graves A, Kitczak T, Martens R, Morhart C,Paris P, Nahm M (2018). Performance of Sida hermaphrodita and Silphium perfoliatum in Europe:Preliminary Results. Proceedings of the 26th European Biomass Conference and Exhibition, 350–353.

Rosskopf E, Morhart C, Nahm M (2017). Modelling shadow using 3D tree models in high spatial andtemporal resolution. Remote Sensing, 9, Article ID: 719.

Wybrane publikacje zespołu SIDATIM

Albert-Ludwigs-University Freiburg (DE)

Consiglio per la ricerca in agricoltura e l'analisi dell'economia agraria (IT)

West Pomeranian University of Technology in Szczecin (PL)

Consiglio Nazionale delle Ricerche (IT)

Cranfield University (UK)

3N Lower Saxony Network for Renewable Resources (DE)

SIDATIM Project Partners

Ten biuletyn został utworzony w ramach projektu SIDATIM. SIDATIM jest sponsorowany przez FACCE SURPLUS i otrzymał dofinansowanie z unijnego programu badawczo-innowacyjnego Horizon 2020 w ramach umowy dotacji nr 652615. Odpowiedzialność za zawartość tej publikacji spoczywa na autorach.

Więcej informacji o projekcie SIDATIM:www.sidatim.eu

Sida:

West Pomeranian University of Technology in Szczecin (Poland): www.agro.zut.edu.plContact: Dr. habil. Eng. Marek Bury, marek.bury@zut.edu.pl

3N Lower Saxony Network for Renewable Resources, Werlte (Germany): https://www.3-n.infoContact: Reent Martens, martens@3-n.info

Valuable Timber Trees:Albert-Ludwigs-University Freiburg (Germany), https://www.iww.uni-freiburg.de

Contact: Dr. Michael Nahm, michael.nahm@iww.uni-freiburg.de

SIDATIM Funding Agencies