CC BY
0
УДК 632.937.31 + 633.9 + 635.9+71 DOI 10.36461/NP.2023.65.1.015
ПРИМЕНЕНИЕ МНОГОЦЕЛЕВОЙ КУЛЬТУРЫ MISCANTHUS GIGANTEUS
В ЛАНДШАФТНОМ ФИТОДИЗАЙНЕ
В.А. Гущина, доктор с.-х. наук, профессор; А.С. Лыкова, канд. с.-х наук, доцент; Н.И. Остробородова, канд. с.-х. наук, доцент; А.А. Володькин, канд. с.-х. наук, доцент
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пензенский государственный аграрный университет», г. Пенза, тел. (8412) 628-367, Россия, e-maiL: guschina.v.a@pgau.ru
Основным сырьем для производства целлюлозы является древесина, которая также используется и в качестве топлива, но на воспроизводство лесов требуется не менее 80 лет. Поэтому возникла необходимость поиска других возможных источников энергии и целлюлозы. В качестве перспективного возобновляемого сырья можно использовать мискантус гигантский, который является альтернативой не только лесным культурам, но и декоративным. В связи с этим, в Среднем Поволжье, относящемуся к зоне неустойчивого увлажнения, с 2013 года проводятся исследования по интродукции мискантуса на светло-серой почве. Хорошо сформировавшиеся растения в год закладки плантации, при достаточном увлажнении, обеспечили урожайность надземной массы 14 т/га, на второй год она возросла в два раза, на третий, несмотря на засушливые условия, достигла 36 т/га. Два последующих года были самыми урожайными, когда при достаточном увлажнении получили 40 и 41 т/га. В острозасушливые 2018, 2019 годы она снизилась на 9 и 11 т/га по отношению к пятому году жизни. Вегетационные периоды 2020 и 2021 года были благоприятными, но осадки выпадали раньше или позже критических фаз развития мискантуса, что привело к снижению урожайности до 25 т/га. Ослабление растений десятого года жизни, вследствие частичной гибели ризом, вызванное вымоканием, привело к снижению густоты стеблестоя и урожайности до 23,5 т/га. В среднем за год, начиная со второго года жизни, он может формировать 31,3 т/га энергетической биомассы, которая по содержанию целлюлозы в зависимости от возраста растений приравнивается к древесине (48,10-59,81 %), а по теплотворной способности сырье соответствует европейским стандартам. Высокорослый мискантус с ярким цветом плакучих листьев и антоциановой окраской в узлах позволяет использовать его в качестве акцентного растения в декоративном озеленении.
Ключевые слова: мискантус гигантский, интродукция, урожайность, целлюлоза, теплотворная способность, декоративный злак, эстетика.
Для цитирования: Гущина В.А., Лыкова А.С., Остробородова Н.И., Володькин А.А. Применение многоцелевой культуры Miscanthus giganteus в ландшафтном фитодизайне. Нива Поволжья, 2023,1(65), с. 1010. DOI 10.36461/NP.2023.65.1.015
Введение
В настоящее время в мире возрастает потребность в ископаемом углеводородном сырье. Эта проблема диктует необходимость поиска других возможных источников энергии. При этом основным требованием к ним является экологическая безопасность и экономическая доступность [1-5]. К таким объектам относятся, в первую очередь, деревья. Однако на их воспроизводство требуется не менее 80 лет [6-7]. Среди травянистых растений предметом для рассмотрения в качестве перспективного возобновляемого сырья является мискантус гигантский, который может стать альтернативой лесным культурам, поскольку способен продуцировать 30-40 т/га сухого вещества. Высокая продуктивность многолетника обеспечивается за счет эффективного
использования солнечной энергии и воды, так как он относится к растениям с типом фотосинтеза С4 [8-9]. Такая группа растений способна утилизировать газо- и пылеобразные продукты, положительно влияя на окружающую среду микрорайонов города с повышенной концентрацией промышленных предприятий [10]. В процессе фотосинтеза при температуре 30-45 °С и интенсивном освещении он поглощает 40-80 мг/дм2ч углекислоты, что позволяет им более, чем в два раза снизить расход воды на синтез единицы продукции, по сравнению с растениями С3-фотосин-теза. Эта особенность мискантуса повышает его ассимиляционную деятельность, а, следовательно, и биологическую продуктивность [11]. Использование мискантуса гигантского в качестве декоративного растения в системе
городского озеленения отвечает санитарно-гигиеническим, социальным и эстетическим требованиям [12-13]. В условиях неустойчивого увлажнения он сохраняет свою декоративность в течение всего вегетационного периода. Поэтому мис-кантус можно использовать в ландшафтном фитодизайне садов и парков, в пейзажном цветнике, в групповой посадке при создании искусственных водоемов для украшения берегов, а также для закрепления откосов возле дорог [14-15].
Как сырьевой источник недревесного происхождения его можно выращивать традиционными сельскохозяйственными методами на малоэффективных землях по продуктивности. При этом мискантус не будет составлять конкуренцию основным продовольственным культурам за плодородную почву [16]. Однако он не всегда может реализовать свои потенциальные возможности. Поэтому в районах, где лимитирующим фактором являются осадки, требуется изучение особенностей роста и развития мискантуса, определение его потенциальных возможностей по продуктивности, качеству сырья и декоративности для практического применения в ландшафтном озеленении.
Материалы и методы
В связи с этим, в лесостепной зоне Среднего Поволжья на базе коллекционного участка университета в течение десяти лет (2013-2022 гг.) проводились исследования по интродукции мискантуса гигантского. Опыт заложен 6 мая 2013 года на светло-серой почве с низким содержанием гумуса - 2,7 % (ГОСТ 23213-91) и легкогид-ролизуемого азота - 102 мг/кг почвы (по методу Корнфилда), высоким (188 мг/кг) - подвижного фосфора и средним (110 мг/кг) - обменного калия (ГОСТ 26204-21). По кислотности почва близкая к нейтральной (ГОСТ 26483-85).
Предшествующей культурой для мискан-туса была яровая пшеница, после уборки которой проведено лущение стерни на 10 см и вспашка на глубину 22-25 см с интервалом между операциями в семь дней, а весной следующего года -
боронование для выравнивания микрорельефа и закрытие почвенной влаги. При достижении однолетними сорняками наиболее уязвимой стадии «белой ниточки» проростков почву культивировали и осуществили посадку мискантуса на глубину 8-10 см вручную с шириной междурядий 100 см, в рядке - 50 см.
Посадочный материал при визуальном осмотре не был поврежден болезнями и вредителями, а на каждой ризоме наблюдались 2-3 хорошо развитые здоровые почки. Учеты и анализы результатов проводились по общепринятым методикам [17-18]. Энергетическая оценка стеблей мискантуса семилетнего возраста осуществлялась в аккредитованной лаборатории компании IncoLab Services Russia S.C (г. Санкт-Петербург). Содержание сырой клетчатки определяли в сухой массе растений по ГОСТ 31675-2012. Гидротермический коэффициент рассчитывали по Г.Т. Селянинову (1930). Оценку декоративности растений проводили по методике Былова В.Н. (1978) [19], учитывая при этом морфологические особенности растений разных лет жизни [20].
Результаты и их обсуждение
При изучении научной литературы по культуре мискантуса установлено, что он обладает достаточно высоким адаптивным потенциалом, способным произрастать на одном месте более 20 лет [21] при ежегодном обеспечении осадками не менее 700 мм [22] и на почвах, непригодных для традиционного земледелия [23].
В Пензенской области с момента закладки опыта в 2013 году и до уборки мискантуса в первой декаде мая 2014 г. сумма выпавших осадков составила 664 мм, превышая среднемноголет-нюю на 164 мм, но на 36 мм меньше потребности культуры. Сумма активных температур (2643 °С) была на 243 °С выше многолетней. Более половины осадков выпало за период его вегетации, который продолжался 133 дня. Следовательно развитие мискантуса протекало в условиях достаточного увлажнения с ГТК - 1,41 (табл.).
Таблица
Гидротермический, коэффициент вегетационного периода мискантуса гигантского (Miscanthus giganteus) в годы исследований
Месяц Год
2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022
Май 0,52 1,08 0,25 1,80 0,64 0,54 0,50 3,22 0,44 2,47
Июнь 1,40 0,98 1,14 0,43 1,15 0,39 0,35 1,34 1,12 0,81
Июль 0,79 0,60 1,40 1,64 1,41 1,08 0,76 0,58 0,95 1,49
Август 1,15 0,51 0,14 0,36 0,19 0,25 1,38 0,58 0,78 0,03
Сентябрь 3,20 1,17 0,15 2,10 3,20 0,72 0,77 0,46 4,71 3,32
Завегетацию 1,41 0,87 0,62 1,27 1,32 0,60 0,75 1,24 1,60 1,20
При благоприятных факторах внешней среды сырьевая продуктивность мискантуса для первого года жизни была высокой (14 т/га),
поскольку распределение осадков по месяцам было достаточно равномерным, а их недостаток в мае (ГТК - 0,52) не снизил всхожесть, так как
питание проростков происходило за счет пластических веществ материнской ризомы (рис.). Основными элементами структуры урожая была густота стеблестоя (46 шт./м2) и масса этих побегов (0,335 кг).
Перезимовка мискантуса (2013-2014 гг.) проходила в сложных условиях, поскольку наблюдалось сильное колебание температур от +1,2 °С до -31,7 °С и неравномерное выпадение осадков в виде снега и дождя с последующим образованием льда.
От повторяющихся оттепелей и понижения температур в марте вегетативные органы возобновления не погибли. Таяние снега происходило
постепенно, но в конце апреля уже установилась среднесуточная температура, превышающая +10 °С, и отрастание мискантуса наблюдали в первой декаде мая.
Используя осенне-зимние запасы влаги и майские осадки, растения к июню достигли метровой высоты. В летние месяцы отмечались повышенные температуры, ГТК составил 0,7. При таких условиях усилился процесс фотосинтеза, но расход влаги был экономным, и растения достигли высоты более двух метров. На прирост надземной массы осадки, выпавшие в сентябре, и температуры, соответствующие норме, значительного влияния не оказали [24].
.а =1 о
2022 2021 2020 2019 2018 2017 2016 2015 2014 2013
5,5 25 25 30
____ 23
32
41
40
36
9
2
4
1
10
15
20 25
т/га
30
35
40
45
0
5
Рис. Урожайность мискантуса гигантского, т/га
К уборке высота растений достигла 2,2 м, урожайность - 29 т/га, то есть урожай культуры на второй год жизни обусловлен развитием первогодок. Таяние снега весной 2015 г. задержалось, поэтому отрастание мискантуса наблюдали на семь дней позже, чем в предыдущий год. Недостаток влаги в мае компенсировался её запасами в почве. В период интенсивного нарастания надземной массы (июнь, июль), когда складывались условия достаточного увлажнения, растения достигли высоты 3,85 м, диаметр стеблей у основания - 15 мм, что снижало вероятность их полегания. Почти полное отсутствие осадков в августе и сентябре (ГТК - 0,15) не повлияло на урожайность зеленой массы, которая составила 36 т/га, то есть, в засушливых условиях (ГТК -0,62) вегетационного периода сырьевая продуктивность мискантуса гигантского третьего года жизни продолжает возрастать. Вероятно, это связано с количеством осадков, соответствующим
биологическим требованиям культуры, которые выпали в год закладки плантации.
Четвертый и пятый годы жизни проходили в условиях достаточного увлажнения при ГТК 1,27 и 1,32 соответственно. Но более оптимальные условия для растений складывались в 2017 г., когда в фазу роста междоузлий, которая проходит в июне и июле, ГТК составил 1,15 и 1,41 соответственно. Однако следует отметить, что для четырехлетних растений (2016 г.) сухие условия июня (ГТК - 0,43) не были критичными, поскольку мискантус использовал майские осадки, сумма которых превышала норму в 2,2 раза. Засуха в августе и избыточные осадки сентября в 1,8-2,5 раза не изменили структуру куста мискантуса. Урожайность надземной массы по годам исследований составила 40 и 41 т/га соответственно.
Перезимовка растений в 2018 г. протекала при низких отрицательных температурах и
слабом снежном покрове. Только в феврале и марте количество осадков превышало средне-многолетние значения на 25,1 и 17,3 мм соответственно. Ниже нормы на 0,8 °С была температура в апреле, поэтому из-за слабого прогревания почвы мискантус отрастал поздно - в конце мая. Двойная норма осадков третьей декады месяца нивелировала их недостаток в июне. Начавшийся рост междоузлий продолжался в следующем месяце, когда ГТК составил 1,08, среднесуточная температура превышала норму на 2,2 °С, сумма осадков была практически на уровне многолетних значений (70,1 мм). Сложившиеся условия повысили фотосинтетическую деятельность листьев, но высота растений не достигла уровня предыдущего года и составила только 2,7 м. Очень сухие (ГТК - 0,25) и засушливые (ГТК -0,72) условия августа и сентября ускорили подсыхание листьев, что привело к снижению урожайности до 32 т/га.
При недостаточном увлажнении 2019 г. продуктивность мискантуса осталась на уровне прошедшего года - 30 т/га, так как на растениях отразились последствия засухи 2018 г. (ГТК -0,6). Об этом свидетельствует стеблестой на квадратном метре (85 шт. против 132 шт.) и высота (2,24 м против 2,70 м).
На восьмой год жизни с учетом избыточной влажности в мае (ГТК - 3,22) и достаточной - в июне (ГТК - 1,34) для мискантуса вегетационный период сложился благоприятный (ГТК -1,24). Однако с июля по сентябрь осадков выпало всего 52 % от нормы, и после мягкой зимы при весеннем отрастании 20 мая урожайность мискантуса на 5 т/га была меньше, чем в 2019 г.
Урожайность надземной массы 25 т/га получена и в 2021 г. Повышенная апрельская и майская температура воздуха и слабое оттаивание почвы под корневищами не стимулировали раннее возобновление почек роста на старовозрастной плантации. Мискантус начал отрастать только 24 мая, поэтому сильный прирост междоузлий начался в середине июня. В фазу выхода в трубку среднесуточная температура превышала норму на 3,4 °С с неравномерным выпадением осадков и за две первые декады июля их было только 15,8 мм, что составило 36,7 % от многолетних.
После определения структуры урожая установлено, что при высоте растений 2,85 м стеблестой составил 196 шт./м2, число междоузлий, при их средней длине 15 см, не превышало 12 шт./по-бег.
Отрастание надземной массы мискантуса в 2022 году началось только 30 мая, так как весна была прохладной и продолжительной. Сумма осадков в этом месяце превысила норму на 21 %, но среднесуточная температура была ниже сред-немноголетней на 4,1 °С и соответствовала 10,0
°С. ГТК при этом составил 2,47. Небольшое количество осадков в июне 46,5 мм (норма 60,0 мм) при температуре воздуха 19,1 °С, которая превышала среднемноголетнюю всего на 1,0 °С (ГТК -0,81) не оказало значительного влияние на рост мискантуса, так как растения использовали майские запасы влаги. Избыточным количеством осадков 93,0 мм, превышающим норму в 1,5 раза с температурой 20,7 °С характеризовался июль (ГТК - 1,49). Такие погодные условия благоприятно отразились на формировании надземной массы. Дефицит осадков, составляющий 53,0 мм, сопровождавшийся высокими среднесуточными температурами (23,0 °С) наблюдали в августе и согласно Г.Т. Селянинову (1930) гидротермический коэффициент увлажнения составил только 0,03, то есть соответствовал очень сухим условиям. Однако растения, используя влагу предыдущих летних месяцев, не снизили деятельность ассимиляционного аппарата. Осадки сентября -84,7 мм при норме 51,0 мм и температуре воздуха 11,7 °С, соответствующей среднемноголетней, продлили его деятельность (ГТК - 3,32), но высота растений не превышала 2,40 м. Количество междоузлий было таким же, как и в предыдущем году, но их длина короче на 4 см. Стеблестой снизился почти в два раза по отношению к предыдущему году и составил 101 шт./м2. Это связано с тем, что осадки зимне-весеннего периода, превышающие норму на 23 %, и низкие температуры, при которых происходило слабое таяние снега и размораживание почвы, привели к частичной гибели ризом.
Снижение густоты стеблестоя не привело к формированию крупных побегов, диаметр которых не превышал 0,75 см, поскольку подземные побеги были ослаблены. Урожайность надземной массы составила 23,5 т/га.
Массовая доля целлюлозы в стеблях мис-кантуса в зависимости от возраста растений находилась в пределах 48,10-59,81 %. Причем, чем позже происходит уборка сырья, тем выше её показатели. Теплотворная способность образца семилетнего возраста составила 17 МДж/кг или 4057 Ккал/кг, то есть при полном сгорании сырья мискантуса массой 1 кг теплоты выделяется больше, чем по требованиям евростандарта (не менее 16,0 МДж). Следовательно, расход полученного топливного сырья снижается, поскольку удельная теплота его сгорания выше.
При оценке декоративности мискантуса гигантского учитывали состояние растений (вырав-ненность), высоту, габитус куста, размер и окраску листьев, а также устойчивость к неблагоприятным метеорологическим условиям.
Растения в годы исследований, успешно переносили зиму с чередующимися оттепелями и резкими понижениями температур при различной мощности снежного покрова. После
глазомерной оценки они имели здоровый вид без выпадов. При значительной потребности к влаге мискантус устойчив к засухе, однако его продуктивность снижается, но это не отражается на живописности растений. В различные годы жизни они достигали высоты 2,20-2,85 м, в год посадки - 0,7-1,2 м, когда эффектный стебель был уже очень прочным и неполегающим. С увеличением возраста растений наблюдали разнокачествен-ность стеблей по их длине и диаметру, но куст при этом имел красивую, полураскидистую форму с облиственностью до 40 %. Количество листьев на побеге длиной до 30 см и более, шириной 1,5-2,0 см, составляет 7-11 штук. Не образуя соцветий, мискантус формирует раскидистую метелку из верхних листьев светло-зеленой окраски. Стеблевые листья привлекают внимание четко выраженной белой полосой по жилке на изумрудном фоне. Поникающий их вид придаёт растению декоративность, а яркая антоциа-новая окраска в узлах делает мискантус ещё более выразительным.
Заключение
Таким образом, изучая интродуцент в течение десяти лет в зоне, характеризующейся неравномерным выпадением осадков не только по годам исследований, но и за вегетационный период, установлено, что при достаточном увлажнении в год посадки мискантуса его сырьевая продуктивность с 14 т/га возрастает до 41 т/га к пятому году жизни. Засухи, повторяющиеся в следующие два года, привели к снижению урожайности до 30 т/га. При позднем весеннем
отрастании восьми- и девятилетнего мискантуса майские и июльские осадки не повышали интенсивность развития растений. Недостаток влаги в фазу выхода в трубку оказался для него критическим, что привело к сокращению урожайности надземной массы до 25 т/га. Ослабление растений мискантуса десятого года жизни вследствие частичной гибели ризом, вызванное вымоканием растений, привело к снижению густоты стеблестоя до 101,0 шт./м2 и урожайности до 23,5 т/га. Тем не менее, при относительно низком уровне почвенного плодородия он обладает высокой продуктивностью, а для сельскохозяйственных угодий не представляет инвазивной угрозы, потому что в нашей зоне размножается только вегетативно, а семян не образует. В среднем за год, начиная со второго года жизни, он может формировать 31,3 т/га энергетической биомассы, которая по содержанию целлюлозы приравнивается к древесине, а по теплотворной способности превосходит требования евростандарта. С точки зрения экономики и экологии мискантус гигантский имеет значительные преимущества перед альтернативными источниками топлива и целлюлозы. Высокорослый мискантус гигантский (до 2,202,85 м) с ярким цветом плакучих листьев и анто-циановой окраской в узлах позволяет использовать его в качестве акцентного растения в декоративном озеленении при создании многолетних миксбордеров. Он может заменить более мелкие кустарники, при этом стабилизировать и укрепить почву на склонах холмов для борьбы с эрозией.
Литература.
1. Гисматулина Ю.А., Будаева В.В., Сакович Г.В. [и др.]. Особенности ресурсного вида Miscanthus saccharifLorus (Maxim.) Hack при интродукции в Западной Сибири. Вавиловский журнал генетики и селекции, 2019, № 23 (7), с. 933-940.
2. Дорогина О.В., Васильева О.Ю., Нуждина Н.С. [и др.]. Ресурсный потенциал некоторых видов рода Miscanthus Anderss в условиях континентального климата лесостепи Западной Сибири. Вавиловский журнал генетики и селекции, 2018, № 22 (5), с. 553-559.
3. Шумный В.К., Колчанов Н.А., Сакович Г.В. [и др.]. Поиск возобновляемых источников целлюлозы для многоцелевого использования. Вестник ВОГиС, 2010, т. 14, № 3, с. 569-578.
4. Jones M.B., Walsh M. Miscanthus for energy and fibre. London: Earthscan, 2001, 192 p.
5. Schroder P., Beckers B., Daniels S. [and etc.]. Intensify production, transform biomass to energy and novel goods and protect soils in Europe - A vision how to mobilize marginal lands. Science of The Total Environment, 2018, № 616-617, p. 1101-1123.
6. Beringer T., Lucht W., Schaphoff S. Bioenergy production potential of global biomass plantations under environmental and agricultural constraints. GCB Bioenergy, 2011, № 3 (4), p. 299-312.
7. Khakhula V.S., Grabovskyi M.B., Panchenko T.V. [and etc.]. Energy productivity of miscanthus gigan-teus depending on growing technology elements. EurAsian Journal of Biosciences, 2020, № 14 (1), p. 757-761.
8. Naidu S.L., Moose S.P., Al-Shoaibi A.K. [and etc.].GoLd tolerance in Miscanthus * giganteus: adaptation in amounts and sequence of C4 photosynthetic enzymes. Plant Phyziology, 2003, v. 132, p. 1688-1697.
9. Wang L., Brutnell T.P., Peterson R.B. Regulatory mechanisms underlying C4 photosynthesis. New PhytoLogist, 2011, № 190 (1), p. 9-20.
10. Самарская В.В., Фрелих А.Н., Чесноков Н.Н. Принципы озеленения городских территорий. Наука и Образование, 2019, т. 2, № 4, с. 184.
11. Babich O.O., Krieger O.V., Chupakhin E.G. [and etc.]. Miscanthus plants processing in fuel, energy, chemical and microbioligical industries. Foods and Materials, 2019, v.7, p. 403-411.
12. Михалчева С.Г., Рылякин Е.Г. Современные проблемы организации городских озелененных территорий общего пользования. Сурский вестник, 2018, № 2 (2), с. 49-52.
13. Вышегуров С.Х., Беланова А.П., Пономаренко Н. В. [и др.]. Эколого-биологические аспекты оценки древесных растений в озеленении Новосибирска. Вестник Новосибирского государственного аграрного университета, 2021, № 1 (58), с. 17-26.
14. Гущина В.А., Остробородова Н.И., А.А. Володькин [и др.]. Интродукция мискантуса гигантского (Miscanthus giganteus) для декоративного использования в Среднем Поволжье. Нива Поволжья, 2022, № 2 (62), с. 1010.
15. Anzoua K.G., Yamada T., Henry R.J. Chapter 9: Miscanthus. WiLd Crop Relatives: Genomic and Breeding Resources: Industrial Crops Ch. KoLe. Springer Science & Business Media, 2011, p. 157-164.
16. Brosse N., Dufour А., Meng Х. [and etc.]. Miscanthus: a fast-growing crop for biofueLs and chemicals production. BiofueLs, Bioprod., Bioref, 2012, v. 6 (5), p. 580-598.
17. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. Москва: Агропромиздат, 1985, 351 с.
18. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Вып. 2: Зерновые, крупяные, зернобобовые, кукуруза и кормовые культуры. Подготовил М. А. Федин [и др.]. Москва, 1989, 194 с.
19. Былов В.Н. Основы сравнительной сортооценки декоративных растений. Интродукция и селекция цветочно-декоративных растений. Москва, 1978, с. 7-32.
20. Коровин С. Е., Кузьмин З. Е., Трулевич Н. В. [и др.]. Переселение растений: методические подходы к проведению работ. Москва: ГБС РАН, 2001, 75 с.
21. Булаткин Г.А., Митенко Г.В. Перспективная энергетическая культура - мискантус китайский. Экологический вестник России, 2013, № 7, с. 31-36.
22. Блюм Я.Б., Гелентуха Г.Г., Григорюк И.П. [и др.]. Новейшие технологии биоэнергоконверсии. Киев: Аграр Медиа Груп, 2010, 326 с.
23. Корчагина А.А., Гисматулина Ю.А., Будаева В.В. [и др.]. Мискантус гигантский сорта «Камис» новое сырье для нитратов целлюлозы. Журнал Сибирского федерального университета, 2020, № 13(4), с. 565-577.
24. Gushchina V.A., VoLodkin A.A., Ostroborodova N.I. [and etc.]. Miscanthus giganteus in the Middle Volga region: opportunities and prospects. Volga Region Farmland. Penza: IOP Publishing Ltd, 2022, v. 953, p. 012008.
UDC 632.937.31 + 633.9 + 635.9+71 DOI 10.36461/NP.2023.65.1.015
USE OF THE MULTIPURPOSE CROP MISCANTHUS GIGANTEUS IN LANDSCAPE PHYTODESIGN
V.A. Gushchina, Doctor of Agricultural Sciences, Professor; A.S. Lykova, Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor; N.I. Ostroborodova, Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor; A.A. Volodkin, Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Penza State Agrarian University", Penza, Russia, tel. (8412) 628-367, e-mail: guschina.v.a@pgau.ru
The main raw material for cellulose production is wood, which is also used as fuel, but it takes at Least 80 years for forests to regenerate. Therefore, there is a need to find other possible sources of energy and cellulose. Miscanthus giganteus can be used as a promising renewable raw material, which is an alternative not only to forest crops but also to ornamental ones. In this regard, studies on the introduction of Miscanthus on light gray soils have been conducted since 2013 in the Middle Volga Region (which belongs to the zone of unstable moisture). In the first year of planting, well-formed plants produced an above-ground yield of 14 t/ha with sufficient moisture. In the second year it doubled, and in the third year it reached 36 t/ha despite dry conditions. The following two years were the most productive, when 40 and 41 t/ha were obtained with sufficient moisture. In the hyperarid years 2018, 2019 it decreased by 9 and 11 t/ha compared to the fifth year of life. The vegetation periods 2020 and 2021 were favourable, but precipitation fell earlier or later than the critical phases of miscanthus development, resulting in yield reductions of up to 25 t/ha. Weakening of the plants in the tenth year of life due to partial death of the rhizomes caused by over-watering resulted in a decrease in stem density and yield to
23.5 t/ha. On average, 31.3 t/ha of energy biomass can be formed per year from the second year of Life, which is equivalent to wood in terms of ceLLuLose content depending on the age of the plants (48.10-59.81%), and in terms of calorific value, the raw material meets European standards. A taLL Miscanthus with brightly colored pendulous Leaves and anthocyanin coLoring at the nodes aLLows it to be used as an accent pLant in ornamentaL Landscaping. Keywords: Miscanthus giganteus, introduction, yieLd, ceLLuLose, caLorific vaLue, ornamentaL grass, aesthetics.
References.
1. Gismatulina Yu.A., Budaeva V.V., Sakovich G.V. [et al.]. Features of the resource species Miscanthus sacchariflorus (Maxim.) Hack. when introduced in West Siberia. Vavilov Journal of Genetics and Breeding, 2019, No. 23 (7), pp. 933-940.
2. Dorogina O.V., VasiLieva O.Yu., Nuzhdina N.S. [et al.]. Resource potential of some species of the genus Miscanthus Anderss under conditions of continental climate of West Siberian forest-steppe. Vavilov Journal of Genetics and Breeding, 2018, No. 22 (5), pp. 553-559.
3. Shumny V.K., KoLchanov N.A., Sakovich G.V. [et al.]. Search for renewable sources of multi-purpose ceLLuLose. Vestnik VOGiS, 2010, vol. 14, No. 3, pp. 569-578.
4. Jones M.B., WaLsh M. Miscanthus for energy and fibre. London: Earthscan, 2001, 192 p.
5. Schroder P., Beckers B., DanieLs S. [and etc.]. Intensify production, transform biomass to energy and noveL goods and protect soiLs in Europe - A vision how to mobiLize marginaL Lands. Science of The TotaL Environment, 2018, № 616-617, p. 1101-1123.
6. Beringer T., Lucht W., Schaphoff S. Bioenergy production potentiaL of gLobaL biomass pLantations under environmentaL and agricuLturaL constraints. GCB Bioenergy, 2011, № 3 (4), p. 299-312.
7. KhakhuLa V.S., Grabovskyi M.B., Panchenko T.V. [and etc.]. Energy productivity of miscanthus giganteus depending on growing technology elements. EurAsian Journal of Biosciences, 2020, № 14 (1), p. 757-761.
8. Naidu S.L., Moose S.P., AL-Shoaibi A.K. [and etc.]. Gold tolerance in Miscanthus * giganteus: adaptation in amounts and sequence of C4 photosynthetic enzymes. PLant PhyzioLogy, 2003, v. 132, p. 1688-1697.
9. Wang L., BrutneLL T.P., Peterson R.B. ReguLatory mechanisms underLying C4 photosynthesis. New Phy-tologist, 2011, № 190 (1), p. 9-20.
10. Samarskaya V.V., FreLikh A.N., Chesnokov N.N. PrincipLes of urban Landscaping. Nauka i Obra-zovanie, 2019, voL. 2, No. 4, p. 184.
11. Babich O.O., Krieger O.V., Chupakhin E.G. [and etc.]. Miscanthus pLants processing in fueL, energy, chemicaL and microbioLigicaL industries. Foods and MateriaLs, 2019, v.7, p. 403-411.
12. MikhaLcheva S.G., RyLyakin E.G. Modern probLems of the city organization green territories of generaL use. Sursky Vestnik, 2018, No. 2 (2), pp. 49-52.
13. Vyshegurov S.Kh., BeLanova A.P., Ponomarenko N. V. [et aL.]. EcoLogicaL and bioLogicaL aspects of assessing woody pLants in the Landscaping of Novosibirsk. BuLLetin of NSAU, 2021, No. 1 (58), pp. 17-26.
14. Gushchina V.A., Ostroborodova N.I., A.A. VoLodkin [et aL.]. Introduction of Miscanthus giganteus for ornamentaL use in the MiddLe VoLga Region. VoLga Region FarmLand, 2022, No. 2 (62), p. 1010.
15. Anzoua K.G., Yamada T., Henry R.J. Chapter 9: Miscanthus. WiLd Crop ReLatives: Genomic and Breeding Resources: IndustriaL Crops Ch. KoLe. Springer Science & Business Media, 2011, p. 157-164.
16. Brosse N., Dufour А., Meng Х. [and etc.]. Miscanthus: a fast-growing crop for biofueLs and chemicaLs production. BiofueLs, Bioprod., Bioref, 2012, v. 6 (5), p. 580-598.
17. Dospekhov B.A. MethodoLogy of fieLd experience. Moscow: Agropromizdat, 1985, 351 p.
18. MethodoLogy of state variety testing for agricuLturaL crops. Edition. 2: CereaLs, Legumes, maize and forage crops. Prepared by M. A. Fedin [et aL.]. Moscow, 1989, 194 p.
19. ByLov V.N. FundamentaLs of comparative variety evaLuation of ornamentaL pLants. Introduction and seLection of fLoraL and ornamentaL pLants. Moscow, 1978, pp. 7-32.
20. Korovin S. E., Kuzmin Z. E., TruLevich N. V. [et aL.]. ReLocation of pLants: methodoLogicaL approaches to the work. Moscow: GBS RAS, 2001, 75 p.
21. BuLatkin G.A., Mitenko G.V. Chinese siLver grass - a promising energy cuLture. EkoLogicheskiy Vestnik Rossii, 2013, No. 7, pp. 31-36.
22. BLum Ya.B., GeLentukha G.G., Grigoryuk I.P. [et aL.]. Latest bioenergoconversion technoLogies. Kyiv: Agrar Media Group, 2010, 326 p.
23. Korchagina A.A., GismatuLina Yu.A., Budaeva V.V. [et aL.]. Miscanthus giganteus of the Kamis variety is a new raw materiaL for ceLLuLose nitrates. JournaL of Siberian FederaL University, 2020, No. 13(4), pp. 565-577.
24. Gushchina V.A., VoLodkin A.A., Ostroborodova N.I. [and etc.]. Miscanthus giganteus in the MiddLe VoLga region: opportunities and prospects. VoLga Region FarmLand. Penza: IOP PubLishing Ltd, 2022, v. 953, p. 012008.
