logo SPU

Slovenská poľnohospodárska univerzita, Nitra
Trieda A. Hlinku 2
949 76 Nitra
e-mail: richard.pospisil@uniag.sk


 


Pestovanie láskavca (Amaranthus) na výrobu bioplynu

Láskavec je v podmienkach Slovenska introdukovaný druh plodiny s vysokou odolnosťou voči suchu (hydrostabilitou) a relatívne dobrou odolnosťou voči chorobám a škodcom. Technológiu pestovania láskavca na energetické účely je však nutné v našich podmienkach overiť a z hľadiska možností jeho využitia na výrobu bioplynu aj odskúšať v presne definovaných podmienkach.

Od roku 1994 sú na Slovenskej poľnohospodárskej univerzity v Nitre zakladané poľné maloparcelkové, ale aj poloprevádzkové pokusy s láskavcom (A. hypochondriacus) s cieľom zhodnotiť niektoré články jeho agrotechniky vo vzťahu k úrode zrna v podmienkach kukuričnej výrobnej oblasti.

Porast láskavca na energetickú fytomasu v plnej vegetácii, výška porastu 2,5 - 3 m, produkcia fytomasy 120-150 t/ha zelenej hmoty

Perspektívy využitia láskavca sú v súvislosti s jeho pestovaním na pôdach nevhodných pre potravinársku výrobu. Láskavec ako obnoviteľný zdroj fytomasy pre energetické využitie evokuje nutnosť overovania špecifických atribútov svojej agrotechniky pre jednotlivé úžitkové smery využitia.

Za týmto účelom sú realizované rôzne varianty základného technologického postupu pestovania láskavca pre energetické spôsoby využitia získanej fytomasy.

Z hľadiska objektívnosti posúdenia ich ekonomickej efektívnosti je vykonávaná aj bilancia energomateriálových vkladov do jednotlivých pestovateľských technológií láskavca na energetické účely.

Materiál a metodika

Porasty Láskavca na energetické využitie, ako substrát pre výrobu bioplynu, boli pestované v rokoch 2009 a 2010 na Vysokoškolskom poľnohospodárskom podniku Slovenskej poľnohospodárskej univerzity v Kolíňanoch. Vzorky boli odoberané z poloprevádzkovej plochy výskumnej lokality o výmere 1 ha a následne vyhodnocované podľa štandardných metodík. Zisťované boli: počet rastlín, dynamika narastania sušiny počas vegetácie, hmotnosť nadzemnej fytomasy v čerstvom stave a sušina nadzemnej fytomasy v t.ha-1.

Výsledky

Láskavec je dvojklíčna teplomilná rastlina s vysokou produkciou fytomasy a semien s obsahom biologicky hodnotných látok. Koreň rastie do hĺbky, ale aj šírky, rastlina je v neskorších fázach vegetácie suchovzdorná. Je schopná vodu viazať v hrubej stonke pri energetických typoch vysokej až 3 m. Láskavcov je veľa druhov líšiacich sa sfarbením a usporiadaním súkvetia. Poznáme formy zrnové, zeleninové - listové, kŕmne, okrasné a na produkciu fytomasy.

Láskavec je náročný na svetlo, má pomalý počiatočný vývin. Semeno je drobné 1 - 2 mm veľké. Z toho vyplýva náročnosť na kvalitu predsejbovej prípravy a citlivosť na pôdny prísušok v čase vzchádzania.

Z hľadiska agrotechniky je najdôležitejšia regulácia burín až do termínu sejby a sejba po prehriatí pôdy na 15 °C.

Pestovateľská technológia uplatňovaná v rokoch 2009 a 2010 na poloprevádzkovej ploche o výmere 1 hektár je podrobne popísaná v tabuľke 1.

Tabuľka 1: Pestovateľská technológia láskavca uplatňovaná v rokoch 2009 a 2010 na Vysokoškolskom poľnohospodárskom podniku Slovenskej poľnohospodárskej univerzity v Nitre

Sušina rastlín do zmrznutia porastu bola iba 11 %. Zber bol vykonaný samochodnou rezačkou Claas Jaguár po mraze v októbri 2010. Sušina porastu po umŕtvení mrazom stúpla na 24 % (v podstate mráz mal účinok na teplomilnú plodinu ako desikant rastlín).

V rámci poloprevádzkovej plochy boli vykonané aj pozorovania vplyvu stupňovaných dávok dusíkatého hnojenia na produkciu fytomasy láskavca. Z hľadiska priebežného hodnotenia poloprevádzkových pokusov, variant hnojený 100 kg N dosiahol úrodu 249,6 t.ha-1 v zelenom, t.j. 32,0 t.ha-1 sušiny. Variant hnojený 150 kg N dosiahol úrodu 233,4 t.ha-1 v zelenom, t.j. 32,3 t.ha-1 sušiny. Hnojenie dusíkom nad 60 - 80 kg.ha-1 nepovažujeme za ekonomické a efektívne. Úrody sa v podstate už nezvyšujú, rastliny sú náchylné na poliehanie.

Overenie výroby bioplynu so siláže láskavca

Z dopestovanej hmoty v roku 2009 bolo vykonané overenie fytomasy láskavca ako substrátu na výrobu bioplynu kofermentáciou s hnojovicou hovädzieho dobytka a ošípaných. Pri zmesi - kofermentácii 80 % hnojovice a 20 % amarantovej siláže po homogenizácii 30 minút bola hmota prečerpaná do fermentora. Pri teplote fermentora 40 °C mal výsledný bioplyn 61 % obsah metánu a polovičný obsah sírovodíka v porovnaní s použitím substrátu len čistej hnojovice. V pokusoch s výrobou bioplynu sa pokračuje aj s fytomasou z úrody v roku 2010 a bude sa overovať sa bude aj fytomasa z roku 2011.

Ďalšie energetické využitie láskavca je možné ako spaľovanie rezanky pri 30 - 35 % sušine vo fluidných kotloch. Výhrevnosť je v rozmedzí 10 - 12 MJ.kg-1.

Sušené stonky pri 8 % vlhkosti majú výhrevnosť 17,05 MJ.kg-1 (14 - 21 GJ.t-1) čo potvrdzuje pestovanie láskavca ako energetickej plodiny.

Prepočty jednotlivých vstupov priamej a nepriamej dodatkovej energie do pestovateľských technológií jednotlivých úžitkových smerov láskavca, poukazujú na skutočnosť, že najvyššie energomateriálové vklady boli do technológie pestovania Amaranthusu na produkciu fytomasy. Rozhodujúcu položku z energetických vkladov predstavujú dusíkaté hnojivá (60 - 100 kg.ha-1) nutné pre získanie dostatočného množstva fytomasy. Pri vysokej produkcii sušiny z 1 ha boli však dodatkové energetické vklady využité práve pri tomto úžitkovom pestovateľskom smere v podstate najefektívnejšie (1:13,08). Podobné výsledky sa dosiahli v energetickej bilancii aj pri zrnovom type Amatanthus hypochondriacus už v roku 1999.

Vysoký obsah energeticky využiteľného produktu, primeraná úrodnosť a jej stabilita aj v aridnejších klimatických podmienkach, zvýšená odolnosť láskavca proti nepriaznivým činiteľom, efektívne využitie živín, vody a slnečnej energie, to sú nesporné pozitíva tejto plodiny podporujúce rozširovanie jej pestovateľských plôch pre výrobu bioplynu.

Úroveň doteraz získavaných poznatkov od základnej prípravy pôdy, vlastností osiva, kvality sejby, organizácie porastu, mechanického a chemického ošetrovania až po zber nás núti ďalej hľadať cesty zvyšovania efektívnosti pestovania tejto plodiny na energetické účely. Experimenty poukazujú na rezervy v oblasti mechanizácie, pozberovom ošetrení a uskladnení semien či fytomasy. Nesmieme zabúdať ani na aspekty ekonomiky a marketingu, ktoré sú nevyhnutnou podmienkou úspechu celej myšlienky na trhu.

Pri vyčíslení ekonomických efektov v pestovaní láskavca je treba zohľadniť spôsob použitia vyrobeného produktu. Výrazne sa bude odlišovať ekonomika výroby semena láskavca použitého na kŕmne účely od láskavca použitého na konzum. Pokiaľ sledujeme nákladovú zložku výroby láskavca, tak medzi nákladmi pestovania pre kŕmne a potravinárske účely nie je podstatný rozdiel. V skutočnosti však výška zisku závisí od podmienok odbytu realizácie, od použitej dopravnej tarify nákladov súvisiacich s prípravou na odbyt, prípadného poistenia úrody a pod. V prípade, že všetky tieto náklady znáša výrobca láskavca je pestovanie pre neho z hľadiska zisku problematické. Kladný ekonomický efekt prináša až úroda 2 tony a viac semien z hektára. Zvýšenie úrody z jednotky plochy je podmienené zvýšením hodnoty vstupov do výroby. Zvýšené náklady sa dotýkajú najmä pozberovej úpravy, hnojenia a ostatných nákladov. Z realizačnej druhej tony by mal výrobca uhradiť odbytové náklady a zabezpečiť si zisk. Iná ekonomická situácia nastane pri výrobe semena láskavca pre kŕmne účely. Nemožno predpokladať, že výrobca bude realizovať semená na kŕmenie za rovnakých cenových podmienok, ako pri produkte potravinárskom. Vzhľadom na možný substitučný efekt, cena kŕmneho láskavca bude kolísať okolo cien substitútov ako sú kŕmne obilniny a strukoviny. Pri cenách adekvátnych bežným kŕmnym zrninám by hraničné úrody museli dosiahnuť hodnotu až cca 4,5 tony z hektára, čo je vo veľkovýrobe relatívne ťažko dosiahnuteľné.

Z analýzy nákladovosti vo väzbe na ceny láskavca vyplynulo, že úspešnosť pestovania láskavca bude v rozhodujúcej miere závisieť okrem zvládnutia technológie najmä od spôsobu realizácie láskavcového semena. Ako veľmi efektívne sa javí pestovanie semena pre potravinárske účely najmä na výrobu cereálnych výrobkov slúžiacich na bežnú a dietetickú výživu. Výroba semena pre kŕmne účely je z hľadiska ekonomiky problematická najmä z dôvodu nízkych, ale tiež veľmi variabilných hektárových úrod a relatívne nízkych cien porovnateľných kŕmnych substitútov .

Vysoký obsah energeticky využiteľného produktu, primeraná úrodnosť a jej stabilita aj v arídnejších klimatických podmienkach, zvýšená odolnosť láskavca proti nepriaznivým činiteľom, efektívne využitie živín, vody a slnečnej energie, to sú nesporné pozitíva tejto plodiny podporujúce rozširovanie jej pestovateľských plôch.

Kultúrne formy láskavca (Amaranth L.) svojou toleranciou a adaptabilitou na podmienky prostredia, tvorbou fytomasy a následne širokým spektrom možností jej využitia však predstavujú perspektívne rastliny pre 21. storočie.

Pri vyčíslení ekonomických efektov v pestovaní láskavca je nutné zohľadnovať spôsob použitia vyrobeného produktu. Výrazne sa bude odlišovať ekonomika výroby semena láskavca použitého na kŕmne účely od láskavca použitého na konzum alebo energetické účely.

Výťažnosť a ekonomika výroby bioplynu z fytomasy láskavca je v súčasnosti v štádiu ďalšieho overovania.

Za týmto účelom je realizovaný v rokoch 2009 - 2011 výskumný projekt APVV: VMSP - 0063 - 09: "Využitie biomasy z obnoviteľných zdrojov na energetické účely".

Závery

Na základe doterajších výsledkov výskumu i poznatkov z výrobnej praxe môžeme zhrnúť prednosti i problémy pri pestovaní láskavca na energetické účely:

Nenáročnosť na pestovateľské podmienky: Pramení najmä z C-4 typu fotosyntézy. Z našich plodín má najvyššiu odolnosť proti suchu, s transpiračným koeficientom 260 - 300. Znáša vyššiu koncentráciu solí v pôdnom roztoku, dokáže lepšie využívať živiny z pôdnej zásoby ako väčšina plodín. Môže rásť na pôdach so širokým rozpätím pôdnej reakcie od pH 5,5 až do 7,3, i odčerpávať ťažké kovy z pôdy.
Vysoký reprodukčný koeficient: Zatiaľ čo pri pšenici získame z jedného zrna 50 - 60 zŕn a pri kukurici 500 - 1000 zŕn, jedno semeno láskavca môže vyprodukovať 40 - 100 tisíc i viac semien na jednej rastline.
Dobrý zdravotný stav: Počas doterajších pestovateľských rokov sme nezistili výskyt škodcov alebo chorôb, ktoré by ohrozovali tvorbu úrody. Láskavec má vyvinuté určité obranné mechanizmy proti škodcom a chorobám. Napríklad paklasy sú husté, pichľavé, osemenenie semien je veľmi tuhé, pevné a ani naše hlodavce ich nežerú.
Vysoký produkčný potenciál: Pri pestovaní na krm, zahraničné výsledky uvádzajú 80 - 120 t.ha-1 úrody zelenej hmoty. Pri pestovaní na semeno úrody z pokusov u nás dosahujú 2,0 - 6,0 t.ha-1, v praxi resp. v prvovýrobe sú reálnymi 0,5 - 3,0 t.ha-1 úrody, svedčia o tom výsledky v Čechách, Rakúsku, Nemecku, Maďarsku poprípade i u nás. Pri pestovaní láskavca na energetické účely z dovezeného osiva (Peru, Bolívia ) bol pozorovaný významný jav - gigantizmus. Osivo dopestované v podmienkach krátkeho dňa (stredná Amerika) poskytlo v našich podmienkach (svetelný režim dlhého dňa) rastliny vysoké až 3,5 - 4,0 m ale bez semien. Takto založená "energetická plantáž" poskytla 25 - 35 t.ha-1 zelenej hmoty, ktorej vegetácia bola ukončená až nástupom mrazov.
Potreba kvalitnej predsejbovej prípravy pôdy: Drobné semeno vyžaduje plytkú sejbu a dobrý kontakt s pôdou s dostatkom vlahy. Až do sejby, ktorá je v mesiaci máj je nutné intezívne potláčať vegetujúce buriny (chemicky, tesne pred sejbou mechanicky).
Nerovnomerné dozrievanie semien: V závislosti od podmienok, druhu, odrody, zapojenia porastu možno nájsť v kvetenstve od dozretých semien s rizikom vypadávania cez rozličné fázy zrelosti až po oneskorene kvitnúce časti. Nerovnomerné dozrievanie prispieva i k odlišnej úrovni dormancie semien. Vypadávanie semien je zase príčinou obáv zo zaburiňovania pozemkov láskavcom. Rozhodujúci v tomto smere je optimálny termín a kvalita zberu láskavca na semeno.
Jedným z najzávažnejších problémov je zber semien: Láskavec dozrieva v našich podmienkach v závislosti na odrode (druhu i pôvode) v septembri až v októbri. Byle i listy obyčajne obsahujú veľa vody (60 - 70 i viac %). Na prvé jesenné mrazy, ktoré šťavnaté časti rastlín biologicky desikujú, na tento stav sa u nás v ostatných rokoch nedá spoliehať (dlhé teplé jesenné počasie) Treba počítať s nutnosťou chemickej desikácie porastov pred zberom. Porasty sa zberajú upravenými obilnými kombajnami pri čo najnižšej vlhkosti.
Riziko zaburinenosti burinovými druhmi láskavca, najmä A. retroflexus: Okrem poklesu úrody vzniká riziko prímesí tzv. čiernych semien nad prístupný podiel i riziko cudzoopelenia, ktoré sa prejaví nežiadúcou prímesou čiernych semien v úrode nasledujúceho roku. V podmienkach našej experimentálnej bázy sme zaznamenali aj výskyt burinných amarantusov s farebnými odtieňmi kultúrnych druhov. V tomto smere nie je k dispozícii vhodný herbicíd. Regulácia výskytu lipnicovitých poprípade ostatných širokolistých burín je možná.

Poďakovanie:
Príspevok bol vypracovaný s finančnou podporou projektu APVV: VMSP - 0063 - 09: "Využitie biomasy z obnoviteľných zdrojov na energetické účely".

Zber láskavca na energetickú fytomasu

Vystavené: 15.8. 2013

Autor textu: prof. Dr. Ing. Richard Pospišil