Сортова специфіка та потенціал біомаси сої у формуванні джерел відновлювальної енергії

Найбільш крупними в Україні виробниками сої є Полтавська, Вінницька, Черкаська, Кіровоградська, Київська, Одеська, Харківська, Дніпропетровська та Чернігівська області.

На сьогодні, умови, що склалися на території Полтавської області більше відповідають умовам степовій зоні України: середньорічна кількість опадів – 425-450 мм, гідротермічний коефіцієнт – 0, 8-0, 9.

Українськими селекціонерами створені сучасні сорти сої різних груп стиглості, які добре пристосовані до різних кліматичних умов України, по яких добре налагоджена система насінництва. Ці сорти сої добре реагують на передпосівну обробку насіння, оптимальні норми внесення мінеральних добрив, обробку стимуляторами росту й біопрепаратами по вегетуючих рослинах, мають сортові особливості на внесення хімічних засобів захисту рослин і оптимально пристосовані до механізованого збирання насіння.

Розподіл сортів за групами стиглості надано в табл. 1.

 

1. Групи стиглості сортів сої та їх класифікація 

Джерело: дані [5]

 

Потенціал урожайності скоростиглих сортів нового покоління становить 2, 0-2, 5 т/га, ранньостиглих – 2, 5-3, 0 т/га, середньостиглих – 3, 0-3, 8 т/га, пізньостиглих – 4, 3-5, 0 т/га.

У 2010 році, 66% посівів сої було розміщено у Лісостепу України, 25% – Степу і 9% – у Поліссі (табл. 2). В останні роки, у звя'зку зі змінами клімату в бік потепління, відсоток посівів сої у Поліссі значно зріс.

 

2. Сорти сої різних груп стиглості, що рекомендовані для умов Лісостепу України 

Джерело: дані [5, 14]

 

Останні роки комерційним попитом користуються сорти сої ранньої групи стиглості (високий врожай зерна, гарна якість насіння, висока комерційна ціна на насіння, гарний попередник під озимі зернові культури та ін.). Так, в залежності від групи стиглості та сортових особливостей формується відповідна кількість відходів. Середньостиглі та пізньостиглі сорти за час вегетації формують максимальну біомасу й відповідно більшу кількість відходів.

Крім того, кожний сорт сої формує відповідну якість насіння. Так, сорти, що рекомендовані до використання в Полтавської області, мають наступний якісний склад насіння, який може змінюватися від грунтово-кліматичних умов року (табл. 2).

Хімічний склад насіння сої може бути наступним: білок – 30-45%, вуглеводи – 20-32%, жир – 13-26%, клітковина – 2, 9-11, зола – 4, 5-6, 8%.

 

2. Вміст білку та жиру в насінні сортів сої у 2009-2016 р. 

Джерело: авторські дані [14]

 

В середньому, для України, теоретичний та енергетичний потенціал рослинних решток сої для використання в енергетичних цілях складає близько 50%. Так, на 1 тонну зібраного насіння сої припадає до 1 т решток. Ціна реалізації соломи (додатковий прибуток) – 500 грн/т.

Вторинні відходи – такі, що генеруються при обробці врожаю на підприємствах (80% соєвої сировини переробляється на шрот і олію, яка містить високоенергетичні жирні кислоти, а також, відходи очистки насіння (крупне та дрібне насіння, деформоване, бите, зелене, щупле, стулки бобів, домішки та ін.). Збільшення площ під соєю не спричиняє негативного впливу на грунт, а навпаки позитивно впливає на його якісні показники.

За даними вчених, коефіцієнт відходів зернобобових культур умовно дорівнює 1; коефіцієнт втрат – 0, 1; а коефіцієнт енергетичного використання – 1, 0. У сої, ці показники – відповідно: 1, 2-2, 3; 0, 1 і 1, 0.

Фотоматеріали соєвих решток (стебла та стулки бобів) залежно від сорту подано на рис. 3. 

Рис. 3. Вигляд соєвих решток (стебла та стулки бобів) в залежності від сорту

Джерело: авторські дані.

 

Відповідно коефіцієнту відходів, розрахована кількість рослинних решток сої в Україні за період 2006-2014 рр., яка надана у табл. 3.

 

3. Кількість рослинних відходів сої в Україні, 2006-2014 рр. 

Джерело: авторські дані.

 

У таблиці 3 і 4 подано результати розрахунків можливої кількості решток сої по роках досліджень та динаміка коефіцієнта рослинних решток, який змінювався залежно від рівня врожайності культури й валового збору насіння сої.

 

4. Вихід рослинних решток сої в Полтавській області, тис. т

Джерело: авторські дані.

 

Біоенергетичний аналіз представляє співвідношення накопиченої енергії у врожаї культури до затрат енергії на її виробництво. Основними показниками за проведення біоенергетичного оцінювання технології є вихід валової енергії на 1 га посіву, затрати енергії на 1 га посіву та коефіцієнт енергетичної ефективності. Аналіз показників енергетичної ефективності показав, що в середньому за 2009-2014 роки середній вміст загальної енергії у врожаї сої по різних сортах був відмічений на рівні 39000 (ранньостиглі сорти) – 45000 (пізньостиглі) МДж/га. При цьому, затрати енергії на вирощування сортів сої складали відповідно 17000 – 17500 МДж/га, а коефіцієнт енергетичної ефективності – 2, 28-2, 60. Затрати сукупної енергії за вирощування сої були в межах 17000-25500 МДж/га. Слід зауважити, що підвищенню виходу енергії з урожаєм забезпечує передпосівна обробка насіння сої біопрепаратами в комплексі з мікродобривами.

При ефективній технології коефіцієнт енергетичної ефективності по основній продукції має становити більше одиниці. Найчастіше коефіцієнт відходів – фіксований та приблизно рівний 1. Це дуже приблизна оцінка, оскільки досить складно оцінити кількість решток, що була зібрана.

З метою визначення потенційної продуктивності рослинних решток сої проаналізовано по 100 рослин різних сортів сої. Визначили їх середню масу однієї рослини з насінням (20-60 г), масу насіння (10-30 г або 40-50%) та маса решток сої з 1 рослини (стебла та стулки бобів) – 15-35 г або 40-60%.

В перерахунку на 1 га, за густоти стояння рослин 700 тис. шт. /га, потенційна маса решток сої (стебла та стулки бобів) може становити 2 -3 т.

Нами були вивчені сорти різних груп стиглості. Сортові особливості по групах стиглості представлені в табл. 5.

 

5. Вихід основної та побічної продукції сої за групами стиглості з розрахунку на 100 га, 2014-2016 рр. 

Джерело: авторські дані

 

За середньої вартості соєвих решток в розмірі 500 грн. т, враховуючи їх валовий збір на 1 га, наведемо загальну вартість побічної продукції за сортами різної групи стиглості: сорту Антрацит – 16450 грн. /га, сорту Алмаз – 17700 грн. /га, сорту Васильківська – 21100 грн. /га.

Перебування соєвих решток на полі призводить до зміни її вологості до 14-17% (Q = 14-15 МДж/кг) та сприяє вимиванню хлору та калію, що підвищує якість відходів як палива.

Таким чином, Полтавська область має значний потенціал альтернативного енергетичного соєвого продукту. За значних площ під соєю, коєфиціент рослинних решток сої коливається в межах від 1 до 1, 8 та залежить від особливостей сорту. Вихід пожнивних решток з 1 га (т) у сорту Антрацит – 3, 29 т за врожайності 2, 35 т/га, у сортів Алмаз і Васильківська, відповідно 3, 54 і 4, 22 за врожайності 2, 53 і 4, 22 т/га. За площі сої в 2016 році 182, 4 тис. га, вихід пожнивних решток становив близько 1232, 9 тис. т. При реалізації цієї додаткової продукції, як сировини для біопалива, можна отримати 616450, 0 грн.

Використання побічної продукції сої, як біосировини, не має негативного впливу на економічну, екологічну та продовольчу безпеку країни. З урахуванням агроекологічного обгрунтування, цей перспективний напрям використання сприятиме розширенню посівних площ під соєю, збільшенню її виробництва, та відкриє нові перспективи для її виробників.

 

 

1. Про альтернативні види палива: Закон України від 14 січня 2000 р. № 1391-14 // Відомості Верховної Ради України. – 2000. – № 12.
2. Петриченко В. Ф. Соя – культура унікальних можливостей / В. Ф. Петриченко, В. В. Лихочвар, В. Л. Марков, та ін. – Київ: Юнівест Медіа, 2016. – С. 224.
3. Державний реєстр сортів рослин, придатних для поширення в Україні на 2016 р (документ станом на 05. 05. 2016) ; режим доступу: www. minagro. gov. ua. ; або: http: //minagro. gov. ua/uk/ministry? nid=21767.
4. Бабич А. О. Селекція, виробництво, торгівля і використання сої у світі / А. О. Бабич, А. А. Бабич-Побережна. – К. : Аграрна наука, 2011. – 548 с.
5. Соя: промышленная переработка, кормовые добавки, продукты питания / Ф. Ф. Адамень, В. И. Сичкарь, В. Н. Письменов, та ін. – К. : Норапринт, 1999 – 333 с.
6. Клюс С. В. Визначення енергетичного потенціалу соломи і рослинних відходів за період незалежності України / С. В. Калюс // Відновлювана енергетика. – 2012. – №3. – С. 71-78.
7. Голуб Г. А. Теплота згоряння та умови спалювання соломи / Г. А. Голуб, В. О. Лук’янець, С. В. Субота. – Науковий вісник НУБІП України / Редколегія: Д. О. Мельничук (відп. ред.) та інші – К., 2009. – Вип. 134, ч. 2. – 284 с. – С. 275-278.
8. Голуб Г. А. Техніко-технологічне забезпечення енергетичної автономності агроекосистем. – Науковий вісник НУБІП України. Серія: Техніка та енергетика АПК / Редколегія: Д. О. Мельничук (відп. ред.) та інші – К., 2010. – Вип. 144, ч. 4. – 417 с. – С. 303-312.
9. Таргоня В. Визначення реального потенціалу сільськогосподарської біомаси, придатної для використання на енергетичні потреби / В. Таргоня // Техніко-технологічні аспекти розвитку та випробування нової техніки і технологій для сільського господарства України: збірник наук. пр. / ДНУ (УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого). – Дослідницьке, 2012. – Вип. 16 (30), кн. 2. − С. 360-371.
10. Методика узагальненої оцінки технічно-досяжного енергетичного потенціалу біомаси / [В. О. Дубровін, Г. А. Голуб, С. В. Драгнєв, та ін. ]. – К. : ТОВ «Віолпринт», 2013. – 25 с.
11. Морозов Р. В. Оцінка біоенергетичного потенціалу рослинних відходів та енергетичних культур у сільському господарстві / Р. В. Морозов, Є. М. Федорчук // Науковий вісник ХДУ, 2015. – Випуск 10. – Частина 3. – С. 111-117.
12. Білявська Л. Г. Особливості якісного складу насіння сої за різних умов вирощування / Л. Г. Білявська. – Зб. наук. пр. наук. – практ. конф. проф. – виклад. складу ПДАА (за підсумками наук. -досл. роботи в 2016 році. – м. Полтава, 17-18 травня 2017 року). – Полтава: РВВ ПДАА, 2017. – С. 193-194.