БФУ исследует перспективную для биоэнергетики кормовую культуру

Ученые БФУ им. И. Канта подготовили обзорную статью, в которой рассмотрели способы использования растения «мискантус» в качестве биотоплива. Эта кормовая культура обладает большим потенциалом: не требует больших затрат при выращивании, а ее биомасса может обеспечить не только возобновляемую электроэнергию, но и способствует снижению вредных выбросов в окружающую среду. 

Особое внимание биологи Института живых систем уделили передовым возможностям редактирования генома и метаболической инженерии для улучшения урожайности и качественных характеристик биомассы растений. Это важно для программ селекции и, в конечном итоге, увеличения производства биоэнергии.

Мискантус является очень ценным сырьем, так как аккумулирует большое количество солнечной энергии. Главным преимуществом этого растения является его высокая урожайность. Культура может активно расти в истощенных питательными веществами почвах, и при этом обладает хорошим качеством и высоким содержанием лигнина.

Одной из особенностей многолетних трав, в том числе мискантуса, является глубокое и обильное проникновение корней в почвенную массу, что повышает пористость почвы, улучшая ее агрегатный состав, способствуя сохранению влаги. Повышенная пористость усиливает поступление влаги в глубокие слои почвы и, таким образом, уменьшает ее сток на склонах. Оптимизация агрофизических свойств почвы под воздействием мискантуса положительно сказывается на повышении общей концентрации почвенного органического углерода. Исследования по связыванию углерода многолетними кормовыми культурами показали их способность связывать углерод и улучшать агрофизические свойства почвы, увеличивать микробную биомассу, повышать ее активность.

В ходе исследований установлено, что многолетние травы требуют относительно низкого уровня питательных веществ в почве по сравнению с однолетними культурами, обладают высокой урожайностью на низкоплодородных землях и способностью к долгосрочному постоянному росту. Среди множества разновидностей многолетних трав, встречающихся в Европе, Азии и Северной Америке, наиболее перспективным выделяется род Miscanthus. 

В условиях Западной Сибири ученые цитологии и генетики Сибирского отделения РАН изучают различные дикорастущие и культурные кормовые растения, в том числе из семейства Gramineae. 

Например, Phalaroides arundinaceae Raush. имели урожайность зеленой массы 30–35 т/га, содержание целлюлозы 44,2% (абсолютное сухое сырье) и высоту побега 220 см; для Festuka arundinaceae Schreb. урожайность зеленой массы составляла 39—45 т/га, содержание целлюлозы — 40% (абсолютное сухое сырье), высота побегов — 158 см; для Dactylis glomerata L. урожайность зеленой массы составляла 33–38 т/га, содержание целлюлозы – 55,4% (абсолютное сухое сырье), высота побегов – 150 см. Однако по комплексу биологических, экономических и биохимических показателей мискантус является наиболее предпочтительным.

Одним из преимуществ мискантуса является обильное образование гумусового слоя. Надземная урожайность биомассы этой культуры в 20 т/га может обеспечить такое же количество энергии, как и добыча 12 т угля. При выращивании мискантуса, начиная с пятого года, наблюдается увеличение (на 0,1–0,2%) содержания гумуса в почве. Показано, что при культивировании мискантуса в течение 10 лет на почвах с легким распределением частиц по размерам содержание гумуса в почве увеличивалось на 0,3–0,4%, несмотря на интенсивное использование почвенного подвижного азота растениями, образующегося в результате соответствующих процессов минерализации.

Исследования, проведенные на плантациях мискантуса, свидетельствуют о том, что запасы углерода в почве под этой культурой увеличивались на 2 т/га в год. В период формирования многолетних насаждений мискантуса (четыре года) в Западной Сибири проведена оценка компонентов углеродного баланса, которая показала наличие объективных предпосылок фиксации атмосферного углерода в стабильных фракциях почвенного органического вещества. 

Более подробно ознакомиться с результатами исследования можно по ссылке. 

Подготовлено по материалам пресс-службы БФУ им. И. Канта и научного журнала Energies.