Википедија

Miscanthus x giganteus

Džinovska trava, kineska trska, kineski šaš (lat. Miscanthus x giganteus od grč. mischos - петељка, koja se odnosi na peteljkastu cvast u vidu klasa u paru i grč. anthos, koja se odnosi na glavnu cvetnu dršku ili stabljiku) je vrsta iz porodice trava, poreklom iz Azije, nastala kao triploidni hibrid, ukrštanjem vrste kineske srebrne trave (lat. Miscanthus x sinensis) (diploid) i vrste šećerne trske (lat. Miscanthus x sacchariflorus) (tetraploid). Dugotrajna je biljka (preko 20 godina[1]), kod koje proces sekundarne reakcije fotosinteze započinje spajanjem četiri atoma ugljenika[2] (C4 tip fotosinteze), zbog čega ima veći potencijal konverzije svetlosne energije u energiju biomase.

Potencijalno je značajan izvor obnovljivih izvora energije.

Istorija uredi

Taksonomsko izučavanje roda miskantus je započeo švedski botaničar Anderson (šved. Nils Johan Andersson) 1856. godine.[3]

Prirodno se javlja u relativno širokom geografskom rasponu, od istočne Azije (Koreja, Kina, Japan i susedni regioni) južno do Pacifičkih ostrva, od oko 50° severne geografske širine, u Sibiru do 22° južne geografske širine.[3]

Kao i druge vrste iz roda miskantus, preneta je iz Azije u Evropu, kao ukrasna hortikulturna biljka.[2] Rasadničar Aksel Olsen ju je preneo iz Japana u Dansku 1935. godine. Do 1993. genotip je bio poznat pod nazivom Miscanthus sinensis giganteus, kada su ga Jörg Michael Greef i M. Deuter klasifikovali kao Miscanthus × giganteus Greef et Deuter.[3]

Zbog svojih visokih energetskih vrednosti, prenesena je u krajeve sa razvijenom industrijom. Njen razvoj je podstaklo nekoliko naučnih institucija i univerziteta u Nemačkoj.[4] Eksperimentalna istraživanja bioenergetskog potencijala ove vrste kao sirovine za dobijanje različitih vrsta goriva su započela od 1970.[3] Od 1982. godine se uzgaja kao energetski usev u Danskoj, Holandiji, Poljskoj, Švajcarskoj, Austriji, Mađarskoj, Velikoj Britaniji i Francuskoj. Od 1990-ih se posebno razmatra kao potencijalna biomasa zbog visoke produktivnosti, čak i u hladnijim uslovima.[4] Godine 1993. širom Evrope je započeo projekat (engl. European Miscanthus Network) za eksperimentalno utvrđivanje održivih prinosa.[1] Eksperimentalno gajenje u Srbiji je započeto 2007,[5] u Hrvatskoj i Bosni i Hercegovini (Republika Srpska) 2011.[6]

Snažan podsticaj istraživanjima dat je nakon usvajanja Kjoto protokola (1997) o klimatskim promenama, smanjenju emisije gasova i efekata staklene bašte.[6] Evropska komisija je početkom 2014. proširila energetsku strategiju za Evropu do 2020. godine i definisala ciljeve i scenarijo do 2030. godine propisivanjem Okvira za klimatsku i energetsku politiku. Ovim okvirom se predlaže povećanje udela obnovljivih izvora energije od najmanje 27%, uz stalno pobošanje energetske efikasnosti.[7] Važnu ulogu u ispunjavanju postavljenih ciljeva, čini biomasa, kao sastavni deo obnovljivih izvora energije. Istraživanja su pokazala da je u proizvodnji biomase, džinovska trava potenciajalno značajan izvor, s obzirom da se pokazala kao zahvalna vrsta, kojom se uz relativno mala finansijska ulaganja postižu značajne količine kvalitetnog prinosa. Međutim, na proizvodnju i hemijski sastav biomase koji se dobijaju od ove biljke utiče veliki broj činilaca, tako da svaki lokalitet za uzgajanje zahteva idividualni pristup.[8]

Opis uredi

Po izgledu liči na bambus ili rogoz.[9] Zbog veličine često je zovu džinovska trava, poznata je i kao kineska trska, kineska trava,[10] kineski šaš, a neki je zovu i slonova trava, mada postoji sasvim druga vrsta pod imenom slonova trava (lat. pennisetum purpureum).

S obzirom da je sterilna vrsta, ne može se razmnožavati, niti nekontrolisano širiti,[11] sadnice se proizvode „in vitro” u laboratorijama.[12]

Ima žiličast sistem korena, koji može da dostigne dubinu do 2,5 m. Na dubini o 0—0,30 m razvija se 28% mase korena, a gotovo polovina se nalazi na dubini većoj 0,9 m. Gustina korenja u površinskom sloju opada sa povećanjem udaljenosti od centra biljke. Dublje ukorenjavanje, omogućava biljci usvajanje mineralnih soli i vode iz dubokih slojeva zemljišta, a time i rast na zemljištima čija je plodnost manja u gornjim slojevima.

Ima jake i debele rizome.[9] Rizomi imaju ključnu ulogu u ekonomisanju hranljivim materijama. Na broj obrazovanih podzemnih stabala iz jednog rizoma utiče njegova masa prilikom sadnje i to na sledeći način[13]:

  • ako je masa rizoma manja od 45 g prosečno izraste 7 stabala
  • sadnjom rizoma mase 45—65 g prosečno izraste 11 stabala, dok se
  • za mase rizoma veće od 65 g prosečan broj izraslih stabala se samo neznatno povećava.

Stabljika je tanka i uspravna i ne poleže. Obično se ne grana, a centralni cilindar (srčika) je debljine do 10 mm. U prvoj godini stabljika obično sporo raste, do 2 m, jer se tada najveći deo energije troši na izgradnju korena i rizoma, dok u kasnijim godinama može dostići visinu i do 4 metra.[9]

Listovi su jednostavne građe, tvrdi, rapavi, sa zadebljalim glavnim nervom.[14] Dužine im iznosi oko 50 cm i širina oko 3 cm.[9] Razvoj prva dva lista započinje odmah po nicanju, iz tvornog tkiva na vršnom delu neozelenjenog izdanka. Rastom u visinu, stariji listovi dalje se razvijaju pomeranjem u stranu, dok novi izrastaju iz vršnog dela stabla.[15] Izbijaju iz kolenaca na stablima i pojavljuju se sukcesivno sa porastom stabla. Na početku intezivnog rasta u visinu, rastojanje između listova iznosi 2—5 cm, dok se ovo rastojanje povećava kasnije, sa izduživanjem stabla i iznosi 6—25 cm.[14] Dostizanjem maksimalne visine stabala prestaje i razvoj novih listova. Vrednost indeksa lisne površine raste tokom vegetacionog perioda, a maksimum se dostiže u fazi cvetanja, nakon čega usev počinje da stari. Sa starenjem, vreme potrebno za dostizanja maksimalnog indeksa lisne površine opada,[15] a listovi gube mekoću i elastičnost i postaju kruti i oštri.[14] Za razliku od biljaka sa S3 tipom fotosinteze, biljaka sa tipom S4 imaju 40% veći potencijal konverzije svetlosne energije u energiju biomase. U ovom slučaju, biljka je osim toga sposobna da vrši fotosintezu i pri temperaturama od 6 °C.[15]

Cvast je metličasta, lepezastog oblika,[14] dužine oko 30 cm.[9] Cveta od septembra do novembra, ali ne cveta svake godine i ne nikad ne proizvodi seme.[9] Metlice obično opstaju na stablu i tokom zimskih meseci, a često se zadržavaju i do branja.[14]

Kraj perioda rasta poklapa se sa padom temperature, a do potpunog sazrevanja i sušenja biljke dolazi sa prvim mrazom. Tokom zime sa zrelih stabala opadaju suvi listovi, koji obrazuju lisnu stelju, dok se listovi preostali na stablu suše izmrzavanjem. Nakon toga stabla se suše pod uticajem mraza, tako da sadržaj vode u njima opada na oko 30%. [16]

Novi ciklus razvoja počinje svakog proleća, pri povoljnim temperaturama vazduha i zemljišta.[16]

Gajenje uredi

Zemljište se priprema za sadnju na jesen, kada se zemlja uzore do 30 cm dubine.[17]

Pošto je biljka sterilna, razmnožavanje se vrši vegetativnim putem, preko rizoma ili kulturom tkiva (mikropropagacija). Sade se delovi rizoma i male biljke prethodno razmnožene mikropropagacijom u kulturi tkiva.[18]

Postupak makropropagacije izvodi se tako što se na parcelama za proizvodnju rasada, nakon druge ili treće godine vrši kidanje rizoma na delove mase 20-100 g. Ova obrada se vrši rotacionom kopačicom, nakon čega se delovi rizoma prikupljaju vadilicom za krompir, vadilicom za lukovičasto cveće ili drljačom sa diskovima, nakon čega se prikupljaju odsečci sa automatskom vadilicom. S obzirom da su izvađeni rizomi podložni sušenju i propadanju, neophodno da se oni u najkraćem vremenskom roku prikupe i posade ili da se stave na čuvanje do 4 meseca, na temperaturi od 4 °C u supstratu od vlažnog peska.[18]

Sadnja se obično radi, u aprilu i maju, odnosno kada prođe opasnost od pojave poznih mrazeva.[19] Ranijom sadnjom tokom proleća koriste se prednosti vlažnog zemljišta i produžuje prva sezona rasta koja omogućava ranije obrazovanje robusnijih rizomskih sistema, kako bi postali otporni na sušu i izmrzavanju tokom narednih sezona rasta.[20]

Obično se sadi na starom zemljištu, na kome je prethodno gajen na primer kukuruz.[17]

Sade se rizomi na dubini od 4 cm, na lakom zemljištu ili od 8 cm na teškom zemljištu.[17] Dubinom sadnje se regulišu razvijenost korenovog sistema i nadzemnih stabala, kao i otpornost biljaka na izmrzavanje. Plitko posađeni rizomi mogu stradati od suše. Sadi se oko 10.000 rizoma po hektaru ili jedna sadnica po 1 m². Eskperimenti su pokazali da pri privelikoj gustini sadnje (4 biljke po m²) veliki broj izdanaka propada usled oštre konkurencije kada je reč o hranljivim materijama i svetlosti. Prema nekim autorima, specijalnom mašinom za sadnju ove vrste, dnevno može da se zasadi oko 4 hektara.[21]

Nakon unošenja rizoma u brazde i zagrtanja zemlje preko, poželjno je površinu povaljati, kako bi se uspostavio bolji kontakt rizoma sa zemljištem.[20]

Biljka ne zahteva posebne agrotehničke mere, kao što su đubrenje ili oranje.[17] U slovima suše, u prvoj godini bi trebalo navodnjavati.[22]

Sirak i pirevina su identifikovani kao korovi koji najviše ugrožavaju zasnivanje i opstanak useva.[23] Biljka praktično nema biljnih ili životinjskih neprijatelja, zbog čega nije potrebno koristiti pesticide, a upotreba herbicida i drugih agrotehničkih zahvata, sprovode se samo u prvoj i eventualno drugoj godini.[7] Pošto se gaji na velikom međurednom rastojanju, a biljka u prvoj godini ima usporen rast, korovi mogu značajno da utiču na porast biljaka, što se odražavana na prinos biomase u narednim godinama.[24]

Otporna je na hladnoću i vetrovitu klimu, a najviše joj odgovara tlo sa PH vrednošću 5. Dobro zasnovan zasad odoleva ekstremnim meteorološkim uslovima: jakim i dugotrajnim zimskim mrazevima, dugotrajnoj suši i toplotnim udarima tokom leta, oštećenjima uzrokovanim gradom i izloženost dugotrajnom prevlaživanju i poplavama.[22]

Najbrži rast se dešava u proleće i rano leto, a maksimalna visina se dostiže početkom septembra, dok se najveća količina biomase obrazuje početkom oktobra.[23] Na niskim temepraturama, zbog niske vlage, odnosno vodenog stresa, biljka se isušuje zimi.[17]

Žetva se radi jednom godišnje, obično u februaru.[17] Naime, u vreme maksimalnog biološkog prinosa, krajem septembra ili početkom oktobra, usev je zelen i sa visokim sadržajem vlage. Biomasa dobijena iz takve žetve može se koristiti kao sirovina za biogasna postrojenja. Odlaganjem žetve se poboljšava kvalitet biomase za sagorevanje usled: smanjenja sadržaja vlage i remobilizacije dela makrohranljivih i elemenata iz nadzemnih delova useva u rizome. Time se smanjuje sadržaj neto ostatka komponenti u biomasi. S druge strane, zbog otpadanja lišća i vrhova drveća, biomasa iz kasnijeg prinosa se smanjuje u proseku 33-38%.[25]

Značajan uticaj na prinos, po jedinici površine imaju broj zasađenih rizoma i primena kompleksnog đubriva.[5] Zrelost useva po pravilu se očekuje od 3. do 8. godine starosti.[26]

Korisna eksploatacija traje oko 25 godina od sadnje, a godišnji prinos koji se dobija mehanizovanom sečom[12] zavisi u velikoj meri od vrste zemljišta. U prvoj godini gajenja je relativno nizak, a nakon dostizanja zrelosti može iznositi do 30 tona suve mase po hektaru,[12] mada se ekonomski isplativom i održivom proizvodnjom smatra ona u koliko je prinos veći od 10 tona po hektaru.[27]

Međutim, troškovi uspostavljanja zasada trenutno su visoki i iznose oko 500 evra po hektaru.[28] S obzirom da su za osnivanje zasada miskantusa potrebna velika ulaganja, veoma je značajno da se uz što manje troškove postigne optimalna gustina sadnje.

Primena uredi

Biomasa se dobija od stabla biljke.[25] Najviše se koristi kao biogorivo, kao zamena za drvo,[29] lož-ulje[17] ili ugalj.[29] Kao dodatak uglju, u Evropi se uglavnom koristi u odnosu 50:50.[28] Njegovim sagorevanjem može se proizvesti električna energija ili toplota.[29] Usev se reže i obrađuje direktno na terenu ili se odnosi u posebne fabrike, gde se reže, suši i sabija[29] u snopove, te kasnije meša sa ugljem ili ugljenom prašinom.[28] Kako bi se izbegli troškovi sabijanja, može se koristiti i u rifuznom stanju, u obliku bala, ali se u tom slučaju gubi energetska efikasnost tokom sagorevanja.[30] Spaljivanje čiste slame vrši se i u bioelektranama, čija je infrastruktura još uvek u fazi ispitivanja.[31]

Energetska vrednost 20 tona suve materije, odgovara energetskoj vrednosti koja se dobija sagorevanjem 12 tona kamenog uglja,[32] a 30 tona njegove biomase može zameniti 12.000 tona lož-ulja.[30] Svaki GJ kamenog uglja, u toku pripreme i sagorevanja, u atmosferu emituje 96,6 kg ugljen-dioksida, za razliku od miskantusa čijim se sagorevanjem može sačuvati 90% emisija ugljen-dioksida.[31]

Kao biogorivo ima veoma pogodan hemijski sastav, koji ne zavisi preterano od lokacije i vremena berbe, a u poređenju sa drugim lignoceluloznim usevima sadrži manji procenat vlage, pepela, kalijuma, hlor, azota i sumpora.[31] Odloženom prolećnom berbom poboljšava se kvalitet sagorevanja, usled relativno nižeg sadržaja kalijuma, hlora i azota. Pepeo nakon sagorevanja se može koristiti kao đubrivo za njive.[32]

Zbog znatno manje količine azota i sumpora u biomasi, količine kiselih gasovitih proizvoda nastale sagorevanjem biomase znatno su manje, a količina oslobodenog ugljenik 4 oksida, može se hipotetički posmatrati kao količina koja ulazi u novi ciklus proizvodnje biomase, odnosno fotosintezu nove biomase. Iz tih razloga su biogoriva i deklarisana kao zelena energija. Pri sagorevanju biomase dobija se i znatno manja količina ostatka sagorevanja - pepela, nego pri sagorevanju mineralnih čvrstih goriva, kao što je ugalj, što je sa ekološkog aspekta znatno prihvatljivije.[33] Osim toga, biogoriva za razliku od, fosilnih goriva, koji se neuporedivo brže troše nego što je potrebno vreme za njihovo nastajanje, su obnovljivi izvori energije. [33]

Sve više se razmatra mogućnost proizvodnje bioetanola iz biomase, umesto nafte, čime se štiti životna sredina od zagađivanja. Motori savremenih automobila mogu da rade sa 10% bioetanola.[34] Razmatra se i mogućnost dobijanja sintetičkog biodizela 2. generacije.[12] Za razliku od 1. generacije, 2. generacija biogoriva, kao sirovinu koristi isključivo ostatke poljoprivredne proizvodnje, lignoceluloznog sastava (celuloza, hemiceluloza i lignin).[35] Predviđa se da bi u budućnosti energetski usevi mogli u potpunosti zameniti potrošnju fosilnih goriva.[11] Ipak, proizvodnja bioetanola iz lignoceluloznog materijala je tehnološki dosta zahtevna, jer je potrebno izvesti postuke predtretmana.[36]

Osim direktne primene za proizvodnju energije iz biogoriva, može se koristi za dobijanje širokog spektra drugih proizvoda u komercijalne svrhe.[32]

U usitnjenom obliku, koristi se za dekoraciju vrtova ili kao zamena za ukrasnu koru.[37] Lako se prilagođava različitim uslovima gajenja i načinima primene u dizajniranju. Dobro podnosi aerozagađivanje i zasenčenost. [38]

Raspadnuta i fermentirana biljka se može korisiti kao zamena za treset u sadnji cveća. Efikasno sprečava rast korova, pruža zaštitu biljkama u na ekstremnim temperaturnim periodima godine, ublažava dejstvo eolske i erozije vodom, a takođe ima vrlo visoku stopu zadržavanja vode i ograničava isparavanje u toplom periodu. Kao biorazgradiv materijal odličan je izvor hranjivih materija zemljištu, a kako je svetle boje, značajno doprinosi u estetskom i ekološkom smislu.[38]

Vlakana biljke mogu da posluže za proizvodnju komposta, male gustine, visoke vazdušne poroznosti i koeficijenta difuzije kiseoniku.[37]

Može se koristiti i kao postelja za konje i male životinje, umesto obične slame, u odnosu na koju ima veći kapacitet upijanja. Dodavanjem male količina ulja, sprečava se stvaranje prašine.[37] Tako upotrebljena slama, može se kasnije koristiti kao đubrivo za njive.

U proizvodnji građevinskog materijala koristi se: posebno kao izolacija i dopuna za zidove montažnih kuća, za izradu glazure, cigle, izgradnju nasipa, kao dopuna ili zamena za tradicionalnu trsku. Od njenih vlakana izrađuju se krovovi kuća i zgrade u Japanu. Upotrebom vlakana biljnog porekla se smanjuje osetljivost i ujedno povećava plastičnost materijala, čime se povećava kapacitet apsorpcije energije, a sa njom i otpornost na zemljotres i druge elementarne nepogode.[38]

Za izradu papirne pulpe, u procesu delignifikacije, pri čemu se lignin hemijski rastvara, a vlakna se izdvajaju iz sirovine.[37] Industrijska proizvodnja papira je još uvek u fazi istraživanja.[38]

Od miskantuse se prave određene vrste plastike.[10] Koristi se u proizvodnji geotekstila i štapova za ukrasne biljke.[4]

Može da posluži u poboljšanju strukture, plodnosti, biodiverziteta zemljišta, smanjenju eroziji tla i u fitoakumulaciji.[39][30]

Na degradiranim, siromašnim i na zemljištima koja su tokom više decenija korišćena za gajenje ratarskih kultura, proizvodnja miskatusa omogućiva privođenje zemljišta rekultivaciji u stanje za njegovo krišćenje u poljoprivredne svrhe.[40] Biljka nema nikakvih negativnih posledica na okolinu. Može da se gaji na zaparloženim, odnosno zapuštenim njivama, kao i na poljorpivredno nekvalitetnom zemljištu.[12] Mogućnost gajenja na zemljištima lošijeg kvaliteta je izuzetno bitno svojstvo, jer se na taj način izbegla kolizija između proizvodnje energije i proizvodnje hrane. Osim toga, biljka ima mogućnost racionalnog korišćenja hranjivih materije, pre svega azota iz tla, usled izražene sposobnosti translokacije minerala i hranljivih materija iz nadzemnih organa u rizome na kraju vegetacije, te zatim re-translokacije iz rizoma u nadzemne organe početkom nove vegetacione sezone.[35] Tokom svog vegetativnog razvoja pojačava apsorpciju ugljen-dioksida iz atmosfere (oko 30 tona po hektaru), povoljno deluje na održavanje ekološke stabilnosti prostora, te obnavlja i trajno poboljšava površinski sloj tla.[12] Gajenje ove biljke na devastiranim površinama značajno može da umanji rast trava iz roda ambrozije, koje su potencijalni izvor alergena.[28]

Redukovanom obradom i malom upotrebom hemijskih sredstava, tokom višegodišnjeg životnog ciklusa se obrazuje velika biomasa korenovog sistema, koji pospešuje aktivnost zemljišne mikrofaune, dok nadzemna masa pruža utočište velikom broju ptica, insekata i divljači tokom većeg dela godine. Ovo sve povoljno deluje na biodiverzitet područja gajenja.[41]

Dug period bez obrade zemljišta smanjuje rizik od pojave erozije, a povećava se i sadržaj ugljenika u zemljištu.[41]

Fitoakumulacija je način sanacije tla pomoću nižih i viših biljaka. Ova metoda se posebno pokazala kao dobra za uklanjanje teških metala, eksploziva ili čak radioaktivnih elemenata iz tla. Biljka upija nečistoću preko korena, a zatim je translocira do svojih nadzemnih delova. Nakon toga se biljka uklanja sa površine, odlaže kao otpad ili se odnosi u spalionice otpada, fabrike cementa ili fabrike gvožđa, gde se spaljuje. Postupak se može ponoviti više puta, u zavisnosti od stepena zagađenja tla, kako bi se ono očistilo i postalo pogodno za korišćenje u druge svrhe.[30]

Reference uredi

  1. ^ a b Simpozij 2016, str. 234.
  2. ^ a b Geršić 2016, str. 12.
  3. ^ a b v g Maksimović 2016, str. 1.
  4. ^ a b v Rukavina 2015, str. 3.
  5. ^ a b Simpozijum 2009, str. 451.
  6. ^ a b Savetovanje 2015, str. 117.
  7. ^ a b Bilandžija 2014, str. 82.
  8. ^ Bilandžija 2014, str. 86.
  9. ^ a b v g d đ Geršić 2016, str. 13.
  10. ^ a b Savetovanje 2015, str. 115.
  11. ^ a b Bilandžija 2014, str. 83.
  12. ^ a b v g d đ Zeleni 2011.
  13. ^ Maksimović 2016, str. 17.
  14. ^ a b v g d Maksimović 2016, str. 18.
  15. ^ a b v Maksimović 2016, str. 20.
  16. ^ a b Maksimović 2016, str. 21.
  17. ^ a b v g d đ e Savetovanje 2015, str. 116.
  18. ^ a b Maksimović 2016, str. 30.
  19. ^ Maksimović 2016, str. 29.
  20. ^ a b Maksimović 2016, str. 31.
  21. ^ Maksimović 2016, str. 32.
  22. ^ a b Maksimović 2016, str. 22.
  23. ^ a b Dražić 2010, str. 252.
  24. ^ Maksimović 2016, str. 4.
  25. ^ a b Cvetković i dr. 2016, str. 413.
  26. ^ Simpozijum 2009, str. 453.
  27. ^ Cvetković i dr. 2016, str. 414.
  28. ^ a b v g Lakić & 16. 12. 2014.
  29. ^ a b v g Rukavina 2015, str. 11.
  30. ^ a b v g Bilandžija 2014, str. 84.
  31. ^ a b v Maksimović 2016, str. 13.
  32. ^ a b v Rukavina 2015, str. 12.
  33. ^ a b Cvetković i dr. 2016, str. 412.
  34. ^ Rukavina 2015, str. 14.
  35. ^ a b Simpozij 2016 2016, str. 451.
  36. ^ Maksimović 2016, str. 14.
  37. ^ a b v g Rukavina 2015, str. 13.
  38. ^ a b v g Maksimović 2016, str. 15.
  39. ^ Maksimović 2016, str. 7.
  40. ^ Savetovanje 2015, str. 121.
  41. ^ a b Maksimović 2016, str. 9.

Literatura uredi

 
Miscanthus x giganteus na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Miscanthus_x_giganteus&oldid=26762777”