Didėjant biokuro poreikiui, svarbu atrinkti tas augalų rūšis, kurios, geriausiai prisitaikiusios augti vietos dirvožemio bei klimato sąlygomis, geba užauginti gausų kasmetinį biomasės derlių. Daugiamečiai augalai yra pranašesni už vienmečius, kadangi turi didesnį energijos potencialą, mažiau išlaidų tenka jiems auginti ir prižiūrėti, nes nereikia nei kasmet dirbti žemės, nei sėti, paprastesnė ir laukų priežiūra.

Energetinių augalų tyrimai Lietuvoje pradėti paskutiniame XX amžiaus dešimtmetyje, jie daugiausia buvo atliekami Vidurio Lietuvoje. Kaip žinia, tai derlingų žemių regionas, todėl mažai tikėtina, kad ten, kur įprastinių maistinių augalų auginimas yra rentabilus, bus imta masiškai auginti energetinius augalus. Grynai energetinių augalų auginimu šiose vietovėse gali verstis tik pavieniai augintojai. Tačiau šalyje gausu tokių žemės ūkio paskirties plotų, kuriuose žemės ūkio derlingumas ir pajamos už gautą produkciją nedidelės ir dažnai neatperka įdėtų energijos sąnaudų. Su tokiomis problemomis dažnai susiduriama ir Vakarų Lietuvoje.

Čia vyrauja iš prigimties rūgštūs balkšvažemiai ir išplautžemiai. Anksčiau gausiai kalkintos, tačiau per pastaruosius du dešimtmečius nebekalkinamos dirvos grįžta į savo pradinę būklę, prastėja dirvožemio fizikinės ir cheminės savybės, sutrinka mikroorganizmų veikla. Iš dalies to galima išvengti kas kelinti metai taikant palaikomąjį kalkinimą, tačiau vis tiek žemės ūkio gamybos rentabilumas tokiose dirvose bus mažesnis negu ūkininkaujant aukšto našumo dirvožemiuose. Kita alternatyva - didėjant atsinaujinančių energijos šaltinių (ypač biomasės) poreikiui, dalis tokių nederlingų plotų galėtų būti panaudojami energiniams augalams auginti, o jų biomasė - kaip žaliava biokuro gamybai.

LAMMC Vėžaičių filiale nuo 2008 m. atliekami daugiamečių augalų tyrimai. Siekiama išsiaiškinti, kokią įtaką daro azotas ir kalkinės trąšos įvairių energinių augalų produktyvumui ir energiniam potencialui. Tirti ir netradiciniai žemės ūkio augalai: paprastasis kietis (Artemisia vulgaris L.), geltonžiedis legėstas (Silphium perfoliatum L.) ir sida (Sida hermaphrodita Rusby).

Trumpai apie kiekvieną augalą

Kiečiai yra visiems žinoma laukų ir pakelių piktžolė. Iš viso kiečių gentyje esama apie 250 rūšių. Kai kurios iš jų turi gydomųjų savybių, kitos nedideliais kiekiais naudojamos kaip prieskoniai. Vis dėlto didelio praktinio pritaikymo šios genties augalai dar neturi.  Tačiau atskiros kiečių rūšys pasižymi tuo, kad geba užauginti palyginti didelį antžeminės biomasės derlių, o pati biomasė dėl savo specifinės cheminės sudėties gali būti labai kaloringa.

Geltonžiedžiai legėstai  kilę iš Amerikos žemyno. Legėstų gentyje iš viso yra apie 33 rūšys. Didžiausio dėmesio susilaukė tos rūšys, kurios geba sukaupti didelį kasmetinį biomasės derlių - tai Silphium perfoliatum L., Silphium integrifolium Michx. ir Silphium laciniatum. Mėginta legėstus auginti ir panaudoti juos silosui kaip pakaitalą vietoje kukurūzų. Pažymėtina, kad, nupjovus pirmąją žolę, iki rudens augalai užaugina dar nemažą biomasės prieaugį. Tačiau ši be galo derlinga ir augimo aplinkai palyginti nereikli rūšis kaip pašarinis augalas neišplito. Galbūt dėl to, kad jų ėdamumas ir virškinamumas yra žemesnio lygio negu kukurūzų. Kai kuriose šalyse (pvz., Vokietijoje) legėstų biomasę jau imama naudoti biodujų gamyboje.

Sidų kilmės šaltinis - JAV rytinė dalis. Tai klevo lapų formą turintys ir baltais mažais žiedais žydintys augalai, apibūdinami kaip natūraliose augimvietėse nykstanti rūšis. Kaip energiniais augalais sidomis susidomėta Lenkijoje, kur nustatyti ir teigiamai įvertinti kietojo kuro (granulių, briketų), pagaminto iš sidų biomasės, rodikliai. Dar galima pažymėti, kad abu augalai (legėstai ir sidos) yra medingi, pradeda žydėti nuo birželio pabaigos ir žydi iki rugsėjo.

Tyrimų eiga

Kiečiai ir legėstai buvo pasodinti 2008 metų birželio pirmomis dienomis. Sodinimui naudojome 2-3 tikrųjų lapelių tarpsnio legėstų daigus. Kaip kiečių sodinamąją medžiagą panaudojome apylinkėje natūraliai augančių kiečių daigus. Sidų daigeliai pasodinti  2009 m. liepos pradžioje.

2008 m. balandį visas tyrimų plotas buvo suskirstytas į 3 skirtingas pH juostas. Pirmoji juosta nebuvo kalkinama, antroji kalkinta 3,0 t ha^-1 CaCO₃, o trečioji - 6,0 t ha^-1 CaCO₃ v. m. norma. Antraisiais tyrimų metais pirmosios juostos pH buvo 4,2-4,4 (natūralus vietovės rūgštumas), antrosios - pH 5,0-5,1, trečiosios juostos - pH 5,7-5,8. Kalkinimui naudotos dulkiosios Opokos kalkinės trąšos.

Tyrimuose naudoti 3 skirtingi azoto trąšų lygiai (0 kg ha^-1, 60 kg ha^-1 ir 120 kg ha^-1). Azoto trąšomis (amonio salietra) augalai buvo tręšiami kiekvieną pavasarį prieš vegetaciją. Tręšiant didžiausia (120 kg ha^-1) azoto norma, pusė jos (60 kg ha^-1) buvo atiduodama liepos pradžioje. Kalio (kalio chlorido) ir fosforo (paprasto superfosfato) normos - atitinkamai 60 kg ha^-1 K₂O ir 60 kg ha^-1 P₂O₅.

Augalų stiebai buvo pjaunami rotacine šienapjove pačioje vegetacijos pabaigoje - rugsėjo mėnesio antroje pusėje.

Sausųjų medžiagų produktyvumas

Kiečių ir legėstų derliaus apskaita pradėta 2009 m., sidų - 2010 m. Lentelėje pateikti vidutiniai atskirų metų kalkinimo ir tręšimo azoto trąšomis duomenys. Dideliu antžeminės dalies sausųjų medžiagų (SM) derliumi išsiskyrė legėstai, jų produktyvumas 2009 m. išaugo nuo 6,75 iki 17,98 t ha^-1 (padidėjo 265 proc.). Šį dėsningumą yra pastebėję ir kiti autoriai, kurie teigia, kad legėstų pirmųjų metų SM prieaugis yra nedidelis, tačiau sparčiai didėja vėlesniais augimo metais.

Sidų SM derlingumas svyravo nuo 4,68 (2010 m.) iki 6,24 t ha^-1 (2011 m.). Priešingai, didžiausias vidutinis kiečių produktyvumas nustatytas 2009 m. - 4,10 t ha^-1 SM. Vėlesniais metais SM prieaugis gerokai sumažėjo. Augalų biomasės prieaugiui įtakos galėjo turėti kritulių bei temperatūros režimas atskirais augimo tarpsniais, ypač augalų intensyvaus augimo bei SM kaupimosi laikotarpiais.

Kalkinimo ir azoto trąšų įtaka energetinių augalų SM produktyvumui, t ha^-1

2009-2012 m. Vėžaičiai (Klaipėdos r.)

Kalkinimas kaip svarbi agrotechninė priemonė rūgščiuose dirvožemiuose bei azoto trąšos pastebimai didino legėstų ir sidų SM prieaugį. Kiečių SM derliaus padidėjimui daugiausia įtakos turėjo azoto trąšos. Reikia manyti, kad kalkinimas neturi įtakos kiečių produktyvumui. Tai dėsninga, nes šie augalai gali sėkmingai augti įvairaus rūgštumo dirvožemiuose. Apskritai paėmus, visų trijų augalų SM derlius labiausiai padidėjo dėl išaugusių stiebų skaičiaus ploto vienete ir kiek mažiau - dėl padidėjusių stiebų ilgio.

Kiek energijos gaunama iš hektaro

Auginant energetinius augalus, labai svarbus rodiklis yra ne tik biomasės gausa, bet ir jos energiniai parametrai. Vienas svarbiausių rodiklių - tai šilumingumas (arba šiluminė vertė). Aišku, šie rodikliai nėra absoliutūs. Įtakos turi tų metų cheminė augalų sudėtis, todėl šiluminė vieno ar kito augalo biomasės vertė gali šiek tiek kisti. Tačiau tyrimais nustatyta, kad didžiausia vidutinė šiluminė vertė buvo kiečių - 18,2 MJ kg^-1, mažiausia - legėstų (16,5 MJ kg^-1), o sidų siekė 16,9 MJ kg^-1. Taip pat įvertinta energijos išeiga (potencialas) atskiruose tyrimų variantuose.

Paprastųjų kiečių, geltonžiedžių legėstų ir sidų biomasės energijos išeiga iš 1 ha,

vidutiniškai 2009-2012 m., Vėžaičiai

*  sidų energetinis įvertinimas atliktas 2010-2012 m.

Nors paprastųjų kiečių santykinė energinė vertė didesnė negu kitų augalų, dėl nedidelio SM prieaugio, energijos išeiga sudarė 48,0-80,3 GJ ha^-1. Kalkinių trąšų, o kartu ir dirvožemio pH įtaka energijos kaupimuisi kiečių antžeminėje biomasėje nedidelė. Pastebimai energijos išeigą padidino 120 kg ha^-1 azoto trąšų naudojimas.

Nors geltonžiedžių legėstų energinė vertė buvo mažiausia, tačiau antžeminėje biomasėje jie sukaupė gana didelį energijos kiekį - 158-273 GJ ha^-1. 6,0 kg ha^-1 CaCO₃ normos kalkinių trąšų naudojimas pastebimai turėjo teigiamos įtakos energijos kaupimuisi legėstų biomasėje. 120 kg ha^-1 azoto trąšų naudojimas taip pat turėjo teigiamos įtakos energijos išeigos padidėjimui.

Energijos išeiga sidų antžeminėje biomasėje svyravo nuo 45,2 iki 155,1 GJ ha^-1. Visais atvejais energijos išeigą iš 1 ha pastebimai padidino kalkinės, o ypač 120 kg ha^-1 azoto trąšos (apytiksliai du kartus). Tokiu būdu, iš visų aprašytų augalų kalkinės ir azoto trąšos turėjo didžiausios teigiamos įtakos energijos kaupimuisi sidų biomasėje.

Remiantis pradiniais ketverių metų duomenimis, galima pastebėti, kad geltonžiedžiai legėstai gerokai pranoko kitas dvi rūšis savo dideliu SM prieaugiu. Paprastieji kiečiai, nors augdami kaip piktžolės gali užauginti palyginti ilgus ir stambius stiebus, tačiau pastebimai sumenksta, kuomet yra auginami atskirame plote. Tad jų auginimo perspektyvos nėra didelės.

Kad būtų galima objektyviau palyginti kiečių, legėstų ir sidų biomasės kitimo ypatumus, šie tyrimai bus tęsiami ir toliau. Jų metu tikimasi nustatyti ir šių augalų panaudojimo biokurui perspektyvas.

G. Šiaudinis

Mano ūkis, 2013/07