Біоенергетичний, екологічний та агрономічний потенціал Miscanthus × giganteus Greef et deu у контексті сталого землекористування
DOI:
https://doi.org/10.33730/2077-4893.3.2025.340776Ключові слова:
міскантус, виробництво біоенергії, фіторемедіація, біостимулятори, покращення якості ґрунтівАнотація
Miscanthus × giganteus (M×g) є високопродуктивною багаторічною енергетичною культурою, яка дедалі більше привертає увагу дослідників та аграріїв завдяки поєднанню потужного біоенергетичного потенціалу з широким спектром екологічних переваг. У статті розглядається її багатофункціональна роль у контексті сталого землекористування, біоенергетичного розвитку та відновлення деградованих земель. Особливу увагу приділено здатності культури рости на маргінальних, забруднених, еродованих і малопродуктивних ґрунтах, де традиційне сільське господарство є неефективним або неможливим. Завдяки потужній кореневій системі M×g сприяє збереженню ґрунтів, зниженню ризику ерозії, покращенню структури ґрунтового профілю та збільшенню вмісту органічної речовини. Крім того, M×g має високу фіторемедіаційну здатність. Вирощування M×g також позитивно впливає на зменшення викидів CO₂, та сприяє довготривалій фіксації. Біомаса рослини використовується не лише для виробництва твердого та рідкого біопалива, а й для виготовлення широкого спектра біокомпозиційних матеріалів, зокрема: пелетів, брикетів, компосту, біочару підстилки для утримання худоби та тварин, одноразового посуду, біорозкладного пакування, мульчі, кормових добавок (після відповідної обробки), будівельних матеріалів на основі целюло- зи, біопластиків, біополімерів, та інших продуктів біопереробки. Така універсальність використання M×g у різних галузях — енергетиці, сільському господарстві, будівництві та промисловості — робить його ключовим компонентом циркулярної біоекономіки та ефективним інструментом у зменшенні залежності від викопних ресурсів, підви- щенні енергетичної безпеки, а також екобезпечного виробництва. Використання цієї культури також сприяє енергетичній безпеці, зменшенню залежності від викопних джерел палива та розвитку відновлюваних джерел енергії в регіонах із низькою ро- дючістю ґрунтів. Окремо проаналізовано вплив біологічно активних препаратів на адаптивний потенціал культури, врожайність та стійкість до абіотичних чинників. Інтеграція M×g у сучасні агроекосистеми забезпечує низку економічних, енергетичних та природоохоронних переваг, сприяючи формуванню екологічно збалансованої моделі землекористування.
Посилання
Hassan, Q., Viktor, P., Al-Musawi, T. J., Ali, B. M., Algburi, S., Alzoubi, H. M., ... Jaszczur, M. (2024). The renewable energy role in the global energy transformations. Renewable Energy Focus, 48, 100545. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ref.2024.100545.
Rădulescu, C. V., Angheluță, P. S., Burlacu, S., & Kant, A. (2022). Aspects regarding renewable sources in the European Union. European Journal of Sustainable Development, 11(3), 93. DOI: https://doi.org/10.14207/ejsd.2022.v11n3p93.
Szarka, N., Lenz, V., & Thrän, D. (2019). The crucial role of biomass-based heat in a climate-friendly Germany — A scenario analysis. Energy, 186, 115859.
Bertola, M., Magenau, E., Martani, E., Kontek, M., Ashman, C., Jurišić, V., ... Ferrarini, A. (2024). Early impacts of marginal land‐use transition to Miscanthus on soil quality and soil carbon storage across Europe. GCB Bioenergy, 16(6), e13145.
Katelevskyi, V. M., & Tsapko, Y. L. (2024). Miscanthus — a universal crop of today. AgroChemistry and Soil Science, 96, 52–57. DOI: https://doi.org/10.31073/acss96-06.
Ben Fradj, N., Rozakis, S., Borzecka, M., & Matyka, M. (2020). Miscanthus in the European bio-economy: A network analysis. Industrial Crops and Products, 148, 112281.
Moll, L., Wever, C., Völkering, G., & Pude, R. (2020). Increase of Miscanthus cultivation with new roles in materials production — A review. Agronomy, 10(2), 308. DOI: https://doi.org/10.3390/agronomy10020308.
Zhao, J., Wang, D., Pidlisnyuk, V., & Erickson, L. E. (2021). Miscanthus biomass for alternative energy production. In L. E. Erickson & V. Pidlisnyuk (Eds.), Phytotechnology with Biomass Production (pp. 177–200). CRC Press. DOI: https://doi.org/10.1201/9781003082613-10.
Kvak, V., Stefanovska, T., Pidlisnyuk, V., Alasmary, Z., & Kharytonov, M. (2018). The long-term assessment of Miscanthus × giganteus cultivation in the ForestSteppe zone of Ukraine. INMATEH — CUPRINS, 54(1).
Boakye-Boaten, N. A., Kurkalova, L., Xiu, S., & Shahbazi, A. (2017). Techno-economic analysis for the biochemical conversion of Miscanthus × giganteus into bioethanol. Biomass and Bioenergy, 98, 85–94. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2017.01.01.
Moklyachuk, L. I., Horodyska, I. M., & Lishchuk, A. M. (2017). Environmental technologies for the restoration of degraded soils in organic farming. Agroecological Journal, 2, 134–141. DOI: https://doi.org/10.33730/2077-4893.2.2017.220169.
Pidlisnyuk, V., Herts, A., Khomenchuk, V., Mamirova, A., Kononchuk, O., & Ust’ak, S. (2021). Dynamic of morphological and physiological parameters and variation of soil characteristics during Miscanthus × giganteus cultivation in the diesel-contaminated land. Agronomy, 11, 798.
Pidlisnyuk, V., Trogl, J., Stefanovska, T., Shapoval, P., & Erickson, L. (2016). Preliminary results on growing second generation biofuel crop Miscanthus × giganteus at the polluted military site in Ukraine. Nova Biotechnologica et Chimica. DOI: https://doi.org/10.1515/nbec-2016-0008.
Wang, C., Kong, Y., Hu, R., & Zhou, G. (2020). Miscanthus: A fast-growing crop for environmental remediation and biofuel production. GCB Bioenergy, 13, 58–69. DOI: https://doi.org/10.1111/gcbb.12761.
Romantschuk, L., Matviichuk, N. H., Mozharivska, I., Matviichuk, B. V., Ustymenko, V., & Tryboi, O. (2024). Phytoremediation of soils by cultivation Miscanthus × giganteus L. and Phalaris arundinacea L. Ecological Engineering & Environmental Technology, 6(25), 173–147. DOI: https://doi.org/10.12912/27197050/186902.
Gumentyk, M., & Kharytonov, M. (2018). Development and assessment of technologies of Miscanthus and switchgrass growing in Forest-steppe zone of Ukraine. Agriculture and Forestry, 64(2), 137–146. DOI: https://doi.org/10.17707/AgricultForest.64.2.10.
Roik, M. V., Ganzhenko, O. M., & Goncharuk, G. S. (2020). Influence of perennial bioenergy crops on the restoration of soil fertility. Bioenergy, 2, 4–6.
Pidlisnyuk, V., Newton, R. A., & Mamirova, A. (2021). Miscanthus biochar value chain — A review. Journal of Environmental Management, 290, 112611. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.112611.
Jung, W., Savithri, D., Sharma-Shivappa, R., & Kolar, P. (2020). Effect of sodium hydroxide pretreatment on lignin monomeric components of Miscanthus × giganteus and enzymatic hydrolysis. Waste and Biomass Valorization, 11, 5891–5900. DOI: https://doi.org/10.1007/s12649-019-00859-8.
Mierzwa-Hersztek, M., Gondek, K., KlimkowiczPawlas, A., & Baran, A. (2017). Effect of wheat and Miscanthus straw biochars on soil enzymatic activity, ecotoxicity, and plant yield. International Agrophysics, 31(3). DOI: https://doi.org/10.1515/intag-2017-0001.
Wang, L., Liu, X., Wang, Y., Wang, X., Liu, J., Li, T., ... Li, S. (2023). Stability and ecological risk assessment of nickel (Ni) in phytoremediation-derived biochar. Science of The Total Environment, 903, 166498. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.166498.
Kavitha, B., Reddy, P. V. L., Kim, B., Lee, S. S., Pandey, S. K., & Kim, K.-H. (2018). Benefits and limitations of biochar amendment in agricultural soils: A review. Journal of Environmental Management, 227, 146–154. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.08.082.
Shaaban, M., Van Zwieten, L., Bashir, S., Younas, A., Núñez-Delgado, A., Chhajro, M. A., ... Mehmood, M. A. (2018). A concise review of biochar application to agricultural soils to improve soil conditions and fight pollution. Journal of Environmental Management, 228, 429–440. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.09.006.
Wang, Q., Wang, B., Lee, X., Lehmann, J., & Gao, B. (2018). Sorption and desorption of Pb (II) to biochar as affected by oxidation and pH. Science of the Total Environment, 634, 188–194. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.
Głąb, T., Palmowska, J., Zaleski, T., & Gondek, K. (2016). Effect of biochar application on soil hydrological properties and physical quality of sandy soil. Geoderma, 281, 11–20. DOI: https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2016.06.015.
Jardin, P. (2015). Plant biostimulants: Definition, concept, main categories and regulation. Scientia Horticulturae, 196, 3–14. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.09.021.
Sharma, S. (2017). Plant hormones synthesized by microorganisms and their role in biofertilizer-A. International Journal of Advance Research, 5, 1753–1763. DOI: https://doi.org/10.21474/IJAR01/6144.
Cerna-Chávez, E., Rodríguez-Rodríguez, J. F., García-Conde, K. B., & Ochoa-Fuentes, Y. M. (2024). Potential of Streptomyces avermitilis: A review on avermectin production and its biocidal effect. Metabolites, 14(7), 374. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2015.12.070.
Boutahiri, S., Benr’Kia, R., Tembeni, B., Idowu, O. E., & Olatunji, O. J. (2024). Effect of biostimulants on the chemical profile of food crops under normal and abiotic stress conditions. Current Plant Biology, 100410.
Katelevsky, V. M. (2020). Effectiveness of foliar treatment with plant growth regulators on biomass parameters of miscanthus. Agrology, 3(1), 19–24.
Nebeská, D., Pidlisnyuk, V., Stefanovska, T., Trögl, J., Shapoval, P., Popelka, J., ... Malinská, H. (2019). Impact of plant growth regulators and soil properties on Miscanthus × giganteus biomass parameters and uptake of metals in military soils. Reviews on Environmental Health, 34(3), 283–291. DOI: https://doi.org/10.1515/reveh-2018-0088.
Pidlisnyuk, V., Stefanovska, T., Zhukov, O., Medkow, A., Shapoval, P., Stadnik, V., & Sozanskyi, M. (2022). Impact of plant growth regulators to development of the second generation energy crop Miscanthus × giganteus produced two years in marginal post-military soil. Applied Sciences, 12(2), 881. DOI: https://doi.org/10.3390/app12020881.
Pidlisnyuk, V., Mamirova, A., Newton, R. A., Stefanovska, T., Zhukov, O., Tsygankova, V., & Shapoval, P. (2022). The role of plant growth regulators in Miscanthus × giganteus growth on trace elementscontaminated soils. Agronomy, 12(12), 2999. DOI: https://doi.org/10.3390/agronomy
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Авторське право і ліцензування
Умови ліцензії: автори зберігають авторські права і надають журналу право першої публікації з роботою, одночасно ліцензованої за ліцензією Creative Commons Attribution License International CC-BY, яка дозволяє іншим ділитися роботою з визнанням авторства роботи і початкової публікації в цьому журналі.
Якщо стаття прийнята до публікації в «Агроекологічний журнал», автор повинен підписати угоду про передачу авторських прав. Угода відправляється на поштову (оригінал) або адресу електронної пошти (відсканована копія) редакції журналу.
Цією угодою автор підтверджує, що представлені матеріали:
- не порушують авторських прав інших осіб або організацій;
- раніше не публікувались в інших видавництвах і не були представлені для публікації в інших виданнях.
Автор передає редакції «Агроекологічного журналу» права на:
- публікації статті українською (англійською) мовою і поширення її друкованої копії;
- поширення електронної копії статті, а також електронної копії перекладу статті на англійську мову (для статей українською мовою), будь-якими електронними засобами (розміщення на офіційному сайті журналу, електронних баз даних, сховищ тощо) друкована копія перекладу.
Автор залишає за собою право без згоди редакції та засновників:
- Використовувати матеріали статті повністю або частково в ознайомлювальних цілях.
- Використовувати матеріали статті повністю або частково для написання власних дисертацій.
- Використовувати матеріали статті для підготовки тез доповідей, доповідей конференцій, а також усних доповідей.
- Додати електронні копії статті (включаючи остаточну електронну копію, завантажену з офіційного сайту журналу) за адресою:
- персональні веб-ресурси всіх авторів (веб-сайти, веб-сторінки, блоги тощо);
- веб-ресурси установ, в яких працюють автори;
- некомерційні веб-ресурси відкритого доступу (наприклад, arXiv.org).
У всіх випадках наявність бібліографічного посилання на статтю або гіперпосилання на її електронну копію на офіційному сайті журналу є обов'язковим.
