С ростом рыночных запросов на биопродукы, включая биотопливо, ученые исследуют возможность выращивания технических культур на еще неиспользованных территориях для расширения общей площади возделывания, снижая конкуренцию за землю с продовольственными культурами. Сафлор - широколистная и неприхотливая масличная культура – рассматривается как один из перспективных кандидатов, тем более, что она подходит для механизированной уборки маслосемян.
Портал AgroXXI.ru ознакомился со статьей команды исследователей из Италии (Исследовательский центр CREA в области инженерии и агропродовольственной переработки; компания по биоэкономике Novamont SpA) и Греции (Центр возобновляемых источников энергии и энергосбережения CRES) о коммерческом производстве маслосемян сафлора на малоплодородных, маргинальных, землях или в системе агролесоводства.
«Фактически, вклад специальных технических культур в биоэкономику не ограничивается только биотопливом, поскольку растительное масло может использоваться в качестве сырья для производства биопластиков, поверхностно-активных веществ, пластификаторов, эмульгаторов, моющих средств, смазочных материалов, клеев, косметики и других биопродуктов. Однако все еще существуют некоторые ограничения для распространения выращивания технических культур для производства биопродуктов. Первое связано с возможной конкуренцией за землю с продовольственными культурами, учитывая рост спроса на продовольствие в мировом масштабе. По этой причине научное сообщество работает над оценкой возможностей выращивания таких культур на загрязненных почвах или на маргинальных землях. Второй аспект касается затрат на производство биопродуктов, которые, как правило, выше по сравнению с продуктами на основе нефти. Например, биодизель на 30% дороже дизельного топлива на основе нефти», - пишут авторы исследования в статье, опубликованной в журнале Agronomy 2024 на портале MDPI.
Сафлор – культура будущего для альтернативных земель
В этом сценарии среди травянистых масличных культур особый интерес представляет сафлор (Carthamus tinctorius L.), масличное растение из семейства астровых, которое возникло в Южной Азии. Это однолетнее травянистое растение, которое выращивается в различных климатических условиях, включая Средиземноморье, учитывая его способность противостоять засухе и засолению.
Семена сафлора были признаны перспективным источником масла из-за высокого содержания масла от 26 до 45% и высокого содержания олеиновой и линолевой кислот. Другие области применения биоэнергетики включают производство биогаза или биоэтанола из соломы сафлора и разработку процессов биопереработки на основе всего растения сафлора.
В нескольких исследованиях по механическому сбору травянистых масличных культур уже было установлено, что сафлор можно правильно собирать с помощью комбайна. Это интересно, потому что сафлор можно легко собирать обычной пшеничной жаткой, применяя только тонкую настройку комбайна. В рамках проекта MIDAS сафлор был выбран для выращивания на маргинальных землях и в агролесоводческих условиях с конечной целью найти дополнительные земли для производства биопродуктов, снижая конкуренцию с продовольственными культурами.
Определение маргинальных земель было предметом споров политических и исследовательских органов во всем мире, и оно по-прежнему остается спорным. Те же условия, которые делают территорию «маргинальной», могут сделать пахотные земли продуктивными в другом месте.
Более того, маргинальные земли также сталкиваются с более высоким риском заброшенности; было подсчитано, что от 1% до 10% европейских сельскохозяйственных земель могут быть заброшены к 2030 году.
Во многих ситуациях предпочтительнее адаптировать производственные системы и развивать диверсифицированные методы ведения сельского хозяйства, чтобы предотвратить заброшенность. Маргинальные земли можно надлежащим образом возделывать с использованием промышленных культур для производства биопродуктов, как показано в проекте MAGIC и других соответствующих исследованиях, не конкурируя с продовольственными культурами.
Другие земли, которые могут быть использованы для био-основанных приложений, происходят из полей, возделываемых в системах агролесоводства. Термин «агролесоводство» был впервые использован в 1977 году для описания интеграции деревьев и сельского хозяйства.
Суть агролесоводства заключается во включении деревьев и кустарников в традиционные сельскохозяйственные системы. Министерство сельского хозяйства США определило агролесоводство как «намеренную интеграцию деревьев и кустарников в системы земледелия и животноводства для создания экологических, экономических и социальных выгод». Деревья можно высаживать внутри полей, например, при аллейном выращивании, или по краям полей, например, при посадке по границам. Было показано, что введение деревьев в сельскохозяйственные ландшафты приводит к значительному увеличению экосистемных услуг.
Целью настоящей работы была оценка того, могут ли маргинальные и агролесные земли представлять собой подходящие сельскохозяйственные поверхности с механической точки зрения для выращивания сафлора для биопродуктов. Эффективность механизированной уборки урожая, затраты и потери семян сравнивались с показателями, полученными при выращивании на очень продуктивной территории, предназначенной для производства продовольствия, в течение двух следующих вегетационных сезонов.
Опытное выращивание с механизированной уборкой и результаты
Механическая уборка сафлора была протестирована в многоместном испытании, направленном на выявление потенциала выращивания в различных условиях. Исследование проводилось путем сравнения 3 различных условий выращивания в течение 2 следующих сезонов (2023 и 2024).
Спутниковый вид различных полей: (A) поле агролесоводства, (B) пограничное поле и (C) выделенное для контроля поле. (D) Территориальная структура полей.
1. Местоположение A: Агролесоводческое поле площадью 0,54 га, возникшее на месте 12-летней плантации тополя, вырубленной в 2022 году.
2. Местоположение B: Поле площадью 0,5 га с ограничением маргинальности, вызванным высоким заболачиванием в осенне-зимние месяцы. Этот тип поля обычно возделывается с видами, устойчивыми к заболачиванию, такими как тополь.
3. Местоположение C: Выделенное поле с оптимальными характеристиками возделывания, обычно используемое для выращивания пшеницы. Поле имеет общую площадь 11,15 га.
Локации A и B расположены на ферме CREA-IT в Монтеротондо.
Поле агролесоводства (локация A) было получено путем преобразования 12-летней плантации тополя для производства биомассы во втором цикле сбора урожая. До преобразования на поле агролесоводства было 3 м между рядами деревьев и 1 м между растениями, но после удаления, поочередно, одного из рядов теперь есть восемь рядов деревьев, каждый шириной 1,5 м, с междурядьем 6 м, что в общей сложности составляет 5400 кв м. Последнее использование было проведено в 2022 году.
Местоположение B отличается от местоположения A своим стационарным положением, принимая характеристики «маргинальной земли», которые включают шесть основных типов биофизических ограничений.
Уход за культурой был одинаковым для всех трех мест. Подготовка почвы проводилась осенью с глубокой обработкой рыхлителем и поверхностной чизельной обработкой перед посевом. Перед посевом проводилось удобрение диаммонийфосфатом и мочевинными удобрениями.
Культура выращивалась в богарных условиях, без орошения, в каждом месте и вегетационный период. Посев проводился в последнюю неделю марта в местах A и B, в то время как в месте C посев проводился в середине февраля. Норма высева составляла 25–30 кг/га с окончательной планировкой 3 см в ряду и 14 см между рядами. Перед первым вегетационным периодом почва не обрабатывалась в местах A и B, в то время как в месте C высевался ячмень.
Уборка урожая семян проводилась по достижении полной зрелости с использованием одного и того же комбайна в течение двух вегетационных сезонов.
Для участков A и B использовался комбайн мощностью 250 кВт, оснащенный жаткой шириной 5 м для агролесоводческого поля и жаткой шириной 6 м для пограничного поля.
Для местоположения C применялся зерноуборочный комбайн мощностью 225 кВт, оснащенный жаткой для уборки зерновых культур шириной 6 м.
Сбор урожая в местах A и B проводился 9 октября 2023 года и 9 февраля 2024 года в первый и второй вегетационные сезоны соответственно.
Для места C сбор урожая проводился 8 августа 2023 года и 8 февраля 2024 года в первый и второй вегетационные сезоны соответственно. Эта задержка примерно в один месяц между местами была обусловлена разной степенью созревания культур. Подсчитывались потери семян.
Урожайность семян была ниже на пограничных и агролесных полях, чем на выделенном для контроля поле для каждого вегетационного периода.
Разные результаты урожайности семян можно объяснить сокращением эффективных обрабатываемых площадей в местах A и B.
Фактически, в месте A тень тополя повлияла на развитие сафлора после посева, создав область, на которой преобладали сорняки, более устойчивые к тени. В месте B области с заболачиванием отрицательно повлияли на рост урожая. Более того, результаты потерь семян можно приписать наличию сорняков в местах A и B, в основном в слаборазвитых зонах, что привело к неправильной работе комбайна во время уборки урожая, увеличив потери семян по сравнению с местом C, которое показало самые низкие значения потери семян.
В целом, общая эффективность системы выращивания была выше в месте C по сравнению с двумя другими полями.
Урожайность была на 12–22% и 21–26% выше в месте C по сравнению с местами B и A соответственно, в то время как потери семян были на 40–33% и на 28–50% ниже в C по сравнению с местами A и B, а также общие затраты на уборку, которые были на 45% и 31–35% ниже в месте C по сравнению с местами A и B соответственно.
«Однако, даже если общие результаты в местах A и B были ниже ожидаемых за два вегетационных сезона, они проливают свет на возможность поиска альтернативной стратегии возделывания технических культур с целью снижения конкуренции за землю с продовольственными культурами», - заключают авторы исследования.
Стоит отметить, подчеркивают они, что сафлор - культура, хорошо адаптированная к засушливым и полузасушливым регионам, благодаря своей глубокой корневой системе и наличию ксерофитных шипов, продемонстрировала хорошую урожайность даже в ограниченных условиях окружающей среды и не имела проблем с дикими животными. Эти характеристики делают ее особенно подходящей там, где подача поливной воды ограничена, а дикие животные представляют собой проблему.
По статье группы авторов (Луиджи Пари, Симоне Бергонзоли, Лука Коццолино, Джан Мария Балди, Мишель Фальче, Эфтимия Алексопулу), опубликованной в журнале Agronomy 2024.
Фото, используемые в статье, принадлежат группе указанных авторов.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.
