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, [email protected]
3N Lower Saxony Network for Renewable Resources, Werlte (Germany): https://www.3-n.infoContact: Reent Martens, [email protected]
Valuable Timber Trees:Albert-Ludwigs-University Freiburg (Germany), https://www.iww.uni-freiburg.de
Contact: Dr. Michael Nahm, [email protected]
SIDATIM Funding Agencies
Top Related