Сценарії формування врожайності та вуглецевого балансу пшениці озимої і біоенергетичних культур за різних погодних умов
DOI:
https://doi.org/10.47414/na.13.2.2025.348131Ключові слова:
пшениця озима, міскантус гігантський, верба енергетична, гідротермічний коефіцієнт, парникові гази, вуглецевий баланс, секвестрація вуглецю, кліматичні сценарії, сортовий складАнотація
Мета. Установити сценарії формування врожайності та вуглецевого балансу пшениці озимої та біоенергетичних культур за впливу різних погодних умов. Методи. Польові дослідження проводили в умовах зони нестійкого зволоження Правобережного Лісостепу України на дослідному полі Інституту біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН України (50.023194, 30.173895) упродовж 2020−2024 рр. Результати. На основі аналізу погодних умов Київської області за 2020–2024 рр. та встановлених закономірностей впливу гідротермічного коефіцієнта (ГТК) на продуктивність сільськогосподарських культур виконано моделювання трьох погодних сценаріїв: посушливого (ГТК < 0,7; частота 40 %), оптимального (ГТК 0,9–1,1; частота 40 %) та надмірно вологого (ГТК > 1,1; частота 20 %). Проведено порівняльний аналіз формування врожайності, емісії парникових газів та вуглецевого балансу пшениці озимої (рекомендований сортовий склад: 30 % посухостійких, 40 % універсальних, 30 % інтенсивних сортів) та біоенергетичних культур (міскантус гігантський, верба енергетична). Висновки. Установлено, що пшениця озима має негативний баланс секвестрації за всіх сценаріїв (−1289...−1430 кг CO₂-eq/га), тоді як біоенергетичні культури – позитивний навіть за посухи: міскантус – +1992 кг/га, верба – +1133 кг/га. Середньозважений ефект заміни пшениці (з урахуванням частоти сценаріїв) становить +4391 кг CO₂-eq/га для міскантусу та +3313 кг/га для верби. Біоенергетичні культури демонструють вищу стійкість до погодних екстремумів та стабільність викидів ПГ (575–700 кг/га) порівняно з пшеницею (1795–2198 кг/га).
Посилання
Intergovernmental Panel on Climate Change. (2023). Climate change 2021 – The physical science basis: Working Group I contribution to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/9781009157896
Porter, J. R., Xie, L., Challinor, A. J., Cochrane, K., Howden, S. M., Iqbal, M. M., Lobell, D. B., & Travasso, M. I. (2014). Food security and food production systems. In Climate change 2014: Impacts, adaptation, and vulnerability (pp. 485–533). IPCC. https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/WGIIAR5-Chap7_FINAL.pdf
Balabukh, V. O., & Malytska, L. V. (2017). Assessment of modern changes in the thermal regime of Ukraine. Geoinformatika, 4, 34–49. [In Ukrainian]
Adamenko, T. (2021). Climate change and agriculture of Ukraine: What farmers need to know. https://mepr.gov.ua/wp-content/uploads/2023/07/5_Zmina-klimatu-ta-silske-gospodarstvo-v-Ukrayini.pdf [In Ukrainian]
Lyfenko, S., Nakonechnyi, M., & Narhan, T. (2021). Peculiarities of the selection of soft winter steppe ecotype wheat varieties in connection with climate change in the conditions of Southern Ukraine. Bulletin of Agricultural Science, 3, 53–62. https://doi.org/10.31073/agrovisnyk202103-07 [In Ukrainian]
Morhun, V. V., Shvartau, V. V., Konovalov, D. V., Mykhalska, L. M., & Skryplov, V. O. (2022). Club 100 centners. Modern varieties and systems of nutrition and protection of winter wheat. Vistka. [In Ukrainian]
Kononiuk, N. O., & Prysiazhniuk, O. I. (2025). Ecological stability and plasticity of wheat cultivation in the conditions of the Forest-steppe zone of Ukraine. Agrobiology, 1, 98–103. https://doi.org/10.33245/2310-9270-2025-195-1-98-103 [In Ukrainian]
Geletukha, G., & Zheliezna, T. (2021). Prospects for bioenergy development in Ukraine: Roadmap until 2050. Ecological Engineering & Environmental Technology, 22(5), 73–81. https://doi.org/10.12912/27197050/139346
Tryboi, O. V., Zheliezna, T. А., & Bashtovyi, A. I. (2021). Prospects for growing and use of energy crops in Ukraine. Technical and Technological Aspects of Development and Testing of New Machinery and Technologies for Agriculture of Ukraine, 28(42), 282–289. https://doi.org/10.31473/2305-5987-2021-1-28(42)-24 [In Ukrainian]
Lewandowski, I., Scurlock, J. M. O., Lindvall, E., & Christou, M. (2003). The development and current status of perennial rhizomatous grasses as energy crops in the US and Europe. Biomass and Bioenergy, 25(4), 335–361. https://doi.org/10.1016/S0961-9534(03)00030-8
Heaton, E. A., Dohleman, F. G., & Long, S. P. (2008). Meeting US biofuel goals with less land: The potential of Miscanthus. Global Change Biology, 14(9), 2000–2014. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2008.01662.x
Konovalov, D., Polishchuk, V., Karpuk, L., Chuhleb, S., & Skhlyar, V. (2023). Formation of varietal resources of winter wheat. Agrobiology, 1, 83–90. https://doi.org/10.33245/2310-9270-2023-179-1-83-90 [In Ukrainian]
Bazalii, H. H., & Usyk, L. O. (2018). Adaptyvna zdatnist sortiv i selektsiinoho materialu pshenytsi ozymoi v umovakh Pivdennoho Stepu [Adaptive capacity of varieties and breeding material of winter wheat in the conditions of the Southern Steppe]. Plant Varieties Studying and Protection, 14(2), 183–189. https://doi.org/10.21498/2518-1017.14.2.2018.134770 [In Ukrainian]
Selyaninov, G. T. (1928). About climate agricultural estimation. Proceedings on Agricultural Meteorology, 20, 165–177.
Clifton-Brown, J. C., Stampfl, P. F., & Jones, M. B. (2004). Miscanthus biomass production for energy in Europe and its potential contribution to decreasing fossil fuel carbon emissions. Global Change Biology, 10(4), 509–518. https://doi.org/10.1111/j.1529-8817.2003.00749.x
Hastings, A., Mos, M., Yesufu, J. A., McCalmont, J., Schwarz, K., Shafei, R., Ashman, C., Nunn, C., Schuele, H., Cosentino, S., Scalici, G., Scordia, D., Wagner, M., & Clifton-Brown, J. (2017). Economic and environmental assessment of seed and rhizome propagated Miscanthus in the UK. Frontiers in Plant Science, 8, Article 1058. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01058
Volk, T. A., Abrahamson, L. P., Nowak, C. A., Smart, L. B., Tharakan, P. J., & White, E. H. (2006). The development of short-rotation willow in the northeastern United States for bioenergy and bioproducts. Biomass and Bioenergy, 30(8–9), 715–727. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2006.03.001
Caputo, J., Balogh, S. B., Volk, T. A., Johnson, L., Puettmann, M. E., Lippke, B. R., & Oneil, E. E. (2014). Incorporating uncertainty into a life cycle assessment model of short-rotation willow biomass crops. BioEnergy Research, 7, 48–59. https://doi.org/10.1007/s12155-013-9347-y
Intergovernmental Panel on Climate Change. (2006). 2006 IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories: Vol. 4. Agriculture, forestry and other land use. IGES. https://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/vol4.html
Intergovernmental Panel on Climate Change. (2019). 2019 Refinement to the 2006 IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories. IGES. https://www.ipcc.ch/report/2019-refinement-to-the-2006-ipcc-guidelines-for-national-greenhouse-gas-inventories
Brentrup, F., Hoxha, A., & Christensen, B. (2016). Carbon footprint analysis of mineral fertilizer production in Europe and other world regions. 10th International Conference on Life Cycle Assessment of Food, Dublin. https://www.researchgate.net/publication/312553933
Kätterer, T., Bolinder, M. A., Andrén, O., Kirchmann, H., & Menichetti, L. (2011). Roots contribute more to refractory soil organic matter than above-ground crop residues, as revealed by a long-term field experiment. Agriculture, Ecosystems & Environment, 141, 184–192. https://doi.org/10.1016/j.agee.2011.02.029
Amougou, N., Bertrand, I., Machet, J. M., & Recous, S. (2011). Quality and decomposition in soil of rhizome, root and senescent leaf from Miscanthus × giganteus. Plant and Soil, 338, 83–97. https://doi.org/10.1007/s11104-010-0443-x
Bolinder, M. A., Janzen, H. H., Gregorich, E. G., Angers, D. A., & VandenBygaart, A. J. (2007). An approach for estimating net primary productivity and annual carbon inputs to soil for common agricultural crops in Canada. Agriculture, Ecosystems & Environment, 118(1–4), 29–42. https://doi.org/10.1016/j.agee.2006.05.013
Nazli, R. I., Tansi, V., Öztürk, H. H., & Kusvuran, A. (2018). Miscanthus, switchgrass, giant reed, and bulbous canary grass as potential bioenergy crops in a semi-arid Mediterranean environment. Industrial Crops and Products, 125, 9–23. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2018.08.090
Styles, D., Gibbons, J., Williams, A. P., Stichnothe, H., Chadwick, D. R., & Healey, J. R. (2015). Cattle feed or bioenergy? Consequential life cycle assessment of biogas feedstock options on dairy farms. GCB Bioenergy, 7(5), 1034–1049. https://doi.org/10.1111/gcbb.12189
Dondini, M., Hastings, A., Saiz, G., Jones, M. B., & Smith, P. (2009). The potential of Miscanthus to sequester carbon in soils: Comparing field measurements in Carlow, Ireland to model predictions. GCB Bioenergy, 1(6), 413–425. https://doi.org/10.1111/j.1757-1707.2010.01033.x
Dufossé, K., Drewer, J., Gabrielle, B., & Drouet, J.-L. (2014). Effects of a 20-year old Miscanthus × giganteus stand and its removal on soil characteristics and greenhouse gas emissions. Biomass and Bioenergy, 69, 198–210. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2014.07.003
McCalmont, J. P., Hastings, A., McNamara, N. P., Richter, G. M., Robson, P., Donnison, I. S., & Clifton‐Brown, J. (2017). Environmental costs and benefits of growing Miscanthus for bioenergy in the UK. GCB Bioenergy, 9(3), 489–507. https://doi.org/10.1111/gcbb.12294
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 О. І. Присяжнюк, Н. О. Кононюк, О. А. Маляренко, В. В. Мусіч, О. Ю. Половинчук, О. М. Гончарук, П. Ю. Волошин, О. П. Шевченко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
"Новітні агротехнології" дотримується авторських прав та дозволів CREATIVE COMMONS для журналів із відкритим доступом.
Автори, які публікуються в цьому журналі, погоджуються з такими умовами:
- автори лишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License, яка дає змогу іншим особам вільно поширювати опубліковане дослідження з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому журналі;
- автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи такою, якою її було опубліковано цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи в цьому журналі.
