Reklama
  • Obnovljiva goriva

Mogućnost korišćenja žetvenih ostataka kao obnovljivog izvora energije u Vojvodini

Analizom preko 77.000 uzoraka zemljišta pod oranicama AP Vojvodine, utvrđeno je da 39% uzoraka pripada klasi slabo humoznog zemljišta sa sadržajem organske materije od 1 do 3%. U klasi dobre obezbeđenosti sa sadržajem humusa od 3 do 5 % nalazi se 59 % analiziranih vojvođanskih oranica. Dobijeni rezultati su u suprotnosti sa prirodnim potencijalom visokokvalitetnih vojvođanskih zemljišta i posledica su neadekvatne agrotehnike, nedovoljne primene organskih đubriva, neracionalnog odnošenja i spaljivanja žetvenih ostataka. Sadržaj organske materije u zemljištima Vojvodine je pod jakim antropogenim uticajem, te se bez prethodne analize zemljišta ne savetuje iznošenje žetvenih ostataka i njihova upotreba kao biomase. Na osnovu analize sadržaja organske materije u poljoprivrednom zemljištu po pojedinim opštinama AP Vojvodine, može se izvršiti odabir lokacija sa kvalitetnim zemljištem, gde je moguća izgradnja postrojenja za dobijanje energije iz žetvenih ostataka, uz minimalne troškove transporta i očuvanje zemljišta.

Sinteza i transformacija organske materije, odnosno akumulacija humusa u zemljištu, predstavlja opšti pedogenetski proces svakog zemljišta. Intenzitet akumulacije humusa zavisi od konstalacije faktora pedogeneze u kojoj je količina biljnih ostataka značajna komponenta. U proseku suva materija biljaka sadrži oko 45% C, 42% O2, 6,5% H, 1,5% N i 0,5% mineralnih materija (Kastori i Tešić, 2006). Prema tome, biljke imaju veoma važnu ulogu u kruženju ugljenika jer predstavljaju mesto vezivanja CO2 iz atmosfere, koji se neposredno unosi u zemljište i čini primarni izvor C u agroekosistemu nakon transformacije u organsku materiju.

Les kao matični supstrat većine zemljišta u AP Vojvodini svojim mineraloškim sastavom uslovljava njihovu plodnost u pojedinim, za biljke hranljivim, elementima. Plodnost zemljišta omogućuje povećanu produkciju prirodne stepske vegetacije, odnosno povećanu sintezu humusa u zemljištu u odnosu na neke druge matične supstrate (prvenstveno recentne aluvijalne nanose). Živković i sar. (1972) navode da se klima Vojvodine može definisati kao jugozapadni varijetet semiaridne stepske klime. Černozem Vojvodine, koji je u morfološkoj i hemijskoj vezi sa černozemima npr. Pretkavkazja, južne Ukrajine, Moldavije, za razliku od njih ima niži sadržaj humusa. Razlog je veća količina padavina i više prosečne temperature u odnosu na ove regione. Ipak, prirodni sadržaj humusa u našim černozemima je zasigurno viši od granične vrednosti (3 %) koja deli klase zemljišta dobro i slabo obezbeđenih humusom.

AP Vojvodina poseduje visok potencijal za ratarsku poljoprivrednu proizvodnju zahvaljujući kvalitetnom zemljištu, blagoj klimi, obilju vode i dugoj tradiciji. Prema zastupljenosti pojedinih tipova zemljišta, čak 60% površine Vojvodine čini černozem koji se smatra idealnim zemljištem po svojim fizičko-hemijskim svojstvima za biljnu proizvodnju. Zatim slede drugi, veoma kvalitetni tipovi zemljišta sa značajnim prostornim učešćem, kao što su ritska crnica (16%) i aluvijalno zemljište (9%) (Škorić i sar., 1985). Od ukupne površine AP Vojvodine od 2.150.600 ha, poljoprivredno zemljište čini čak 1.763.000 ha, odnosno 82%. Prema načinu korišćenja zemljišta, Vojvodina predstavlja izrazitu ratarsku oblast budući da oranice i bašte zauzimaju 90% poljoprivrednog zemljišta (Statistički godišnjak Srbije, 2008). Međutim, korišćenju žetvenih ostatka poreklom sa oranica često nije pridavan veliki značaj, a pogotovo ne kao obnovljivim izvorima energije (OIE).

U svetskim razmerama, OIE u odnosu na fosilna goriva imaju višestruke prednosti: smanjuje se zavisnost od uvoza, smanjuje se emisija štetnih gasova u atmosferu, obezbeđuje se otvaranje novih radnih mesta uz tzv. efekat "3E" (energetika, ekologija, ekonomija), a pored korišćenja prirodnih resursa (sunce, vetar, itd.) omogućuje se bezbedno i ekološki prihvatljivo uklanjanje raznih vrsta otpada. Evropska unija obavezala je sve članice da učešće OIE u ukupnoj proizvodnji energije sa prosečnih 6% u 1997. godini povećaju na 12% u 2010. godini, što moraju prihvatiti i sve zemlje prilikom pristupanja Uniji. Prema Martinov i sar. (2005) u okviru Nacionalne studije o OIE, izvršeno je ispitivanje količine biljnih ostataka s obzirom na prosečan prinos i odnos između osnovnog proizvoda i biljnih ostataka. Rezultati proračuna potencijalnih količina biomase pokazali su da je kao energent u Srbiji raspoloživo oko 3 miliona tona biljnih ostataka, od čega je bar polovina u Vojvodini. U ukupnoj potrošnji energije u Vojvodini, OIE učestvuju sa skromnih 0,3%, pri čemu je biomasa - gorivo koje se dobija od biljaka, ili delova biljaka kao što su slama, stabljike žitarica, drvo i razni ostaci, najveći i najvažniji OIE i čini oko 60% ukupno raspoloživog potencijala. S obzirom na raspoloživu poljoprivrednu površinu, dominantnu zastupljenost kukuruza i pšenice u setvenoj strukturi i visokoenergetski potencijal sojine slame, uz racionalnu upotrebu žetvenih ostataka kao OIE, na teritotoriji Vojvodine moguće je proizvesti količinu energije koja predstavlja ekvivalent 1.000.000 t nafte na godišnjem nivou (Savet za biomasu ).

Dugoročno posmatrano, biljna proizvodnja dovodi do smanjenja sadržaja organske materije u obradivom zemljištu usled spaljivanja žetvenih ostatatka, njihovog odnošenja, neadekvatne obrade zemljišta, nedovoljne primene organskih đubriva, erozije i dr. Utvrđeno je da je zadnjih decenija došlo do smanjenja udela humusa u zemljištima Vojvodine od 0,2 do 0,81%, u proseku za 0,38% (Bogdanović i sar., 1993), pre svega zbog delovanja antropogenog faktora, ali i prirodnih činilaca. Postavlja se pitanje da li će uz nedomaćinski odnos prema nuzproizvodima gajenih biljaka, odnosno spaljivanje i svesno odnošenje žetvenih ostataka i njihovo upotreba kao OIE, još više osiromašiti zemljište i samo ubrzati dugoročni degradacioni proces?

Cilj ovog rada je bio da se utvrdi sadržaj organske materije u zemljištima AP Vojvodine i mogućnost korišćenja žetvenih ostataka kao OIE, uz konzervacijski uticaj na strukturu i hemijski sastav zemljišta.

Materijal i metode

Počev od 2002. godine Pokrajinski sekretarijat za poljoprivredu, vodoprivredu i šumarstvo AP Vojvodine pokrenuo je Akciju kontrole plodnosti poljoprivrednog zemljišta i do sada (2002 – 2009.) je urađeno oko 150.000 uzoraka zemljišta u privatnom sektoru od strane Instituta za ratarstvo i povrtarstvo i 13 regionalnih poljoprivrednih službi u Vojvodini. Sistem kontrole plodnosti predstavlja analizu zemljišta na parametre plodnosti i davanje adekvatne preporuke za đubrenje za naredne 4 godine, u zavisnosti od stanja sadržaja hraniva u zemljištu, potreba za hranivom planiranih biljnih vrsta za gajenje i prognozirane visine prinosa. Kontrola plodnosti je i zakonska obaveza vlasnika, odnosno korisnika poljoprivrednog zemljišta prema zakonu o poljoprivrednom zemljištu (Službeni glasnik Rep.Srbije 62/06, 65/08, 41/09).

Poljoprivredni proizvođači su sami uzorkovali svoje parcele po principima uzorkovanja zemljišta za kontrolu plodnosti na osnovu dobijenog uputstva. Pojedinačni uzorak je sačinjen od 20 do 25 pojedinačnih uzoraka sa dubine 0-30 cm i predstavlja površinu veličine do 5 ha.

Sadržaj humusa tj. organske materije određen je modifikovanom metodom ISO 14235:1998 po Tjurin-u, na principu oksidacije organskog ugljenika zemljišta sa K2Cr2O7.

Rezultati i diskusija

U okviru Akcije kontrole plodnosti kao jedan od parametara je analiziran sadržaj humusa (organske materije). Na osnovu obradee 77.388 podataka za oranice Vojvodine utvrđeno je da čak 39% visokokvalitetnog zemljišta Vojvodine pripada klasi slabo humoznog zemljišta sa sadržajem organske materije od 1 do 3%. U klasi dobre obezbeđenosti sa sadržajem humusa od 3 do 5 % nalazi se 59% analiziranih vojvođanskih oranica. Dobijeni rezultati su u suprotnosti sa uvreženim mišljenjiem o visokom proizvodnom potencijalu kvalitetnih vojvođanskih zemljišta i posledica je neadekvatne agrotehnike, odnosno nedovoljne primene organskih đubriva (nedovoljno razvijeno stočarstvo), kao i spaljivanja i nekontrolisanog odnošenja žetvenih ostataka.

Postojeća klasifikacija sadržaja humusa je neprecizna u smislu širokog intervala za slabo i humuzno zemljište. Radi boljeg razumevanja dinamike sadržaja organske materije u zemljištu neophodno je redefinisati nivoe obezbeđenosti zemljišta i uvesti podklase. Na osnovu detaljnije klasifikacije u klasi slabo humoznog zemljišta dominiraju uzorci sa sadržajem organske materije od 2 do 3%, dok u klasi humoznog zemljišta dominira zemljište sa sadržajem organske materije od 3 do 4%.

U Vojvodini je dugi niz godina bila praksa spaljivanja žetvenih ostataka (usled povećanih troškova za gorivo i mehanizaciju pri zaoravanju žetvenih ostataka i nedovoljne edukacije individualnih proizvođača), što donosi ogromne štete, kako u poljoprivredi, gubitkom organske materije i uništavanjem zemljišnog živog sveta, tako i značajno doprinosi zagađenju životne sredine emitovanjem ugljen-dioksida i štetnih produkata gorenja u atmosferu. Spaljivanje žetvenih ostataka je zakonski zabranjeno prema Zakonu o poljoprivrednom zemljištu (Službeni glasnik Rep.Srbije 62/06, 65/08, 41/09) i zadnjih godina je pojačana inspekcijska kontrola i sankcionisanje ovakvog nemara.

Visokokvalitetno zemljište je osnova poljoprivredne proizvodnje što je i najznačajnija delatnost AP Vojvodine, te zaštita zemljišta ima primaran značaj za ovu oblast R. Srbije. Prema globalnoj proceni, zemljište Vojvodine je pod jakim antropogenim uticajem i odnošenje žetvenih ostataka sa obradivih površina nije adekvatno. Međutim, analizom stanja po pojedinim opštinama, može se izvršiti odabir lokacija sa kvalitetnim zemljištem, gde je moguća izgradnja postrojenja za dobijanje energije iz žetvenih ostataka, uz minimalne troškove transporta i očuvanje zemljišnog kompleksa.

Na osnovu posmatranja sadržaja humusa u zemljištu pojedinih opština u AP Vojvodini koje se nalaze na različitim geomorfološkim celinama, na najbolji način se može ilustrovati značaj analize zemljišta u odabiru lokacija za izgradnju postrojenja za preradu žetvenih ostataka. Analizom je obuhvaćeno 6 opština u Vojvodini: Bačka Topola, Vrbas, Bač, Kikinda, Kovin i Irig lociranim na različitim geohemijskim podlogama u cilju utvrđivanja prirodnog potencijala pojedinih tipova zemljišta za sadržaj humusa.

Prema pedološkoj karti Vojvodine (Nejgebauer i sar., 1971) prirodno najplodnija zemljišta, pa samim tim i sa najvišim sadržajem humusa, su černozem formiran na geomorfološkim celinama bačka lesna zaravan i bačka lesna terasa (Bukurov, 1972; Koščal i sar., 2005). Njih predstavljaju opštine Bačka Topola i Vrbas. Zemljišta sa teritorije ostalih ispitivanih opština su sa različitih geomorfoloških celina (planina Fruška gora, aluvijalne ravni Dunava, Begeja i Zlatice) i imaju, u manjoj ili većoj meri, manju prirodnu plodnost i niži sadržaj humusa.

Na osnovu rezultata ispitivanja zemljišta može se zaključiti da je u opštinama sa najplodnijim tipom zemljišta, černozemom (Bačka Topola i Vrbas), zabeleženo manje učešće zemljišta slabo obezbeđenih humusom (7 %) u poređenju sa opštinama sa zemljištima niže plodnosti i proseka Vojvodine. Ovo ukazuje na to da je, pored atropogenog, uticaj matičnog supstrata i tipa zemljišta veoma snažan na sadržaj organske materije u zemljištu.

Povećanje učešća klase zemljišta slabo obezbeđenih humusom u ostalim opštinama je bilo očekivano, jer je ova pojava rezultat pedogeneze zastupljenih tipova zemljišta.

Na većem delu poljoprivrednih površina u opštinama Kikinda i Kovin je zastupljena geomorfološka celina aluvijalna ravan reka Zlatice i Begeja (opština Kikinda) i Dunava (opština Kovin). Na aluvijalnim ravnima su kao matični supstrati zastupljeni recentni rečni nanosi koji su različitog sastava i kvaliteta kao podloge za formiranje zemljišta. Sadržaj organske materije u zemljištu na teritoriji opštine Kikinda je specifičan. Još uvek dominiraju zemljišta sa sadržajem humusa preko 3% što je posledica toga što su i reka Begej i Zlatica u ovom području na kraju svojih tokova, pa su plaveći okolna zemljišta nanosile teksturno finije i plodnije čestice u odnosu na Dunav u području Kovina. Na teritoriji opštine Kovin se nalazi i deo geomorfološke celine Deliblatska peščara, ali ovo nije uticalo na rezultate sadržaja humusa, jer se peščara u manjoj meri koristi za poljoprivrednu proizvodnju.

Poljoprivredna zemljišta sa teritorije opštine Bač se karakterišu visokim nivoom podzemne vode prve izdani (podzemne vode akumulirane u prvoj vodonosnoj sredini od površine terena) koja je vrlo često zaslanjena i/ili alkalizovana. Procesi salinizacije i alkalizacije negativno utiču na produkciju organske materije, kao i na sintezu i akumulaciju humusa u površinskim slojevima ovakvih zemljišta.

Značajan deo opštine Irig nalazi se na obroncima planine Fruške gore, gde se kao matični supstrat za formiranje zemljišta pojavljuju stene kao što su serpenti, kristalasti škriljci, glinci i dr. U procesima pedogeneze na njima su formirana zemljišta manje plodnosti usled čega je i formiranje humusa bilo na nižem nivou. Niskom sadržaju humusa na ovim površinama je doprinela i aktivnost čoveka - voćarska i vinogradarska proizvodnja, tj. duboko oranje čime je proces mineralizacije, odnosno razgradnje humusa ubrzan.

Pored toga, intenzitet smanjenja sadržaja organske materije nije isti na svim zemljištima, jer se njen nivo sporije smanjuje na zemljištima koja su slabije obezbeđena. Kod zemljišta koja su dobro obezbeđena organskom materijom (3-5%), neadekvatna agrotehnika i nekontrolisana manipulacija žetvenim ostacima može izazvati brže smanjivanje njenog sadržaja.

Korišćenje žetvenih ostataka kao obnovljivog izvora energije ima niz prednosti, međutim, postoje i suprotna mišljenja. Pored nižeg stepena korisnosti sagorevanja biomase, problem uticaja na životnu sredinu i viših troškova postrojenja za preradu, postoje i druga ograničenja, pri korišćenju biomase kao goriva. Neki agronomi imaju izuzetno negativan stav prema odnošenju biljnih ostataka sa polja, pre svega zbog narušavanja procesa kruženja materije i nepovoljvnog dejstva na plodnost zemljišta, odnosno snižavanja prinosa gajenih useva. Malešević i Jaćimović (2010) navode da se dugogodišnjim zaoravnjem žetvenih ostataka, prinos kod pšenice povećava za 11,4% a kod kukuruza za 7,2% u odnosu na varijante sa uklanjanjem biljnih ostataka sa parcele. Međutim, isti autori navode i da se unošenjem prevelike količine biljnih ostatka javlja tzv. azotna depresija – privremeno blokiranje (vezivanje) azota u telima mikroorganizama, što se može nepovoljno odraziti na naredne useve, kao prolazni nedostatak azota. Ako se uzme u obzir da se kod proizvodnje silažnog kukuruza i krmnih biljaka (za seno i silažu), kompletna nadzemna masa svesno gaji za odnošenje sa parcele, nameće se zaključak da se jedino racionalnim gazdovanjem i održivim korišćenjem žetvenih ostataka, osobine zemljišta neće narušiti u dužem vremenskom periodu. Tome svakako treba dodati i konzervacijsku obradu, bez prevrtanja zemljišta, pri čemu biljni ostaci ostaju na površini, a delimično se u njega unose. Osim agropedoloških, ovakovom obradom ostvaruju se i druge pogodnosti – smanjivanje troškova proizvodnje.

Ako se pravilno odredi raspoloživi potencijal biomase i racionalno pristupi odnošenju žetvenih ostataka sa parcele, uz adekvatnu agrotehniku (pre svega đubrenje) sadržaj organske materije u zemljištu može se održavti na zadovoljavajućem nivou. Naime, kod pšenice, čija se slama najčešće koristi za biomasu, podaci o odnosu zrno-slama, računaju se za nadzemni deo biljke i iznose između 1 i 1,2 u odnosu na zrno. Značajan je i ostatak slame na strništu koji će se koristiti za zaoravanje. On zavisi, pre svega, od visine reza, ali i od klimatskih prilika, odnosno raspoloživih padavina u vegetativnom periodu. Na osnovu izmerenih veličina, ostatak slame na strništu za visinu reza 15 cm je u "vlažnoj" sezoni oko 33%, a u "sušnoj" oko 39% u odnosu na prinos zrna (Martinov, 1984). Tome treba dodati da je i prinos zrna u sušnoj sezoni niži, pa je i ukupno iznošenje hranljivih materija manje. Uzimajući to u obzir, kao i gubitke slame pri presovanju, prosečno raspoloživa količina slame je 2,5 do 3 t/ha, uz prinos zrna od 6 t/ha. U isto vreme više od 50% nadzemne biomase mase ostaje u zemlji i na taj način poboljšava strukturu zemljišta, i u najmanju ruku održava sadržaj organske materije na postojećem nivou (Martinov i sar., 2005).

Kukuruzu, kao najzastupljenijem ratarskom usevu na vojvođanskim njivama, mora se posvetiti posebna pažnja. Prema izvršenim merenjima prinosa pojedinih delova biljaka kukuruza u odnosu na zrno, utvrđeno je da prinos upotrebljive kukuruzovine (lista i stabljike bez najnižih 20 cm) iznosi 60-90% u odnosu na prinos zrna, a prinos oklaska 10-21%. Pri koriščenju biljnih ostataka kukuruza javlja se problem vlažnosti kukuruzovine, koja može da premaši i 50%, te tada nije pogodna za sagorevanje i skladištenje. Sa tog polazišta sa sigurnošću je moguće koristiti do 20% raspoložive biomase, odnosno kukuruzovinu ranostasnih hibrida FAO 400 grupe. Uzimajući u obzir prosečan prinos kukuruza od 7 t/ha, činjenicu da u Vojvodini dominiraju hibridi FAO grupe 600 i 700, kao i efikasnost žetve od 50%, slično kao i kod pšenice i pored svesnog odnošenja žetvenih ostataka kao OIE, za održavanje strukure zemljišta i sadržaja organske materije, uz pravilno gazdovanje i dalje ostaje više od polovine raspoložive biomase (Martinov i sar., 2005).

Ekonomska opravdanost korišćenja OIE u poljoprivredi, jedno je od najčešće postavljanih pitanja u cilju definisanja kratkročne ekonomske koristi i dugoročnog smanjenja produktivnosti zemljišta. Procedura za određivanje količine i cene "zelene energije" – slame, kao najčešće korišćenog OIE u poljoprivredi, je relativno jednostavna i obuhvata 1. određivanje količine žetvenih ostataka na osnovu rezultata proizvedene količine zrna 2. određivanje količine žetvenih ostataka koje bi trebalo ostaviti na polju zbog kontrole erozije i plodnosti zemljišta 3. određivanje fizičke pristupačnosti žetvenih ostataka, pri čemu je nagnutost terena kritični element 4. određivanje troškova prikupljanja i transporta 5. određivanje lokacije i cene skladištenja 6. određivanje cene transporta do mesta za konverziju 7. određivanje svih ostalih troškova uključujući kupovinu žetvenih ostataka ili hranljivu vrednost slame koja se odnosi sa parcele. Treba uzeti u obzir da ostvareni prinos gajenih kultura, a prema tome i produkcija žetvenih ostataka, izložena godišnjim varijacijama usled klimatskih promena i zasejane površine zavise od uslova tržišta i podsticajnih mera države.

Zaključak

Sve veća potreba za energijom nametnula je potrebu za iznalaženjem alternativnih izvora energije u koje se ubrajaju i žetveni ostaci njivskih biljaka. Korišćenje biomase njivskih biljaka u energetske svrhe sa ekološkog stanovišta ima niz prednosti. Sadržaj organske materije u zemljištima Vojvodine je pod jakim antropogenim uticajem, te se bez prethodne analize zemljišta i utvrđivanja stanja sadržaja humusa, ne savetuje iznošenje žetvenih ostataka i njihova upotreba kao biomase. Prema globalnoj proceni, na osnovu analize preko 77.000 uzoraka, u vojvođenskim zemljištima postoji negativan bilans organske materije i može se očekvati dalje smanjenje plodnosti i pogoršanje fizičko-hemijskih svojstava zemljišta. Istovremeno, na osnovu raspoloživih podataka, moguće je izdvojiti područja poljoprivrednih površina gde je zemljište u najvećem stepenu dobro obezbeđeno organskom materijom (sadržaj humusa u klasi 3 do 5%). Indentifikacijom ovih područja moguće je odabrati najpovoljnije lokacije za izgradnju postrojenja za dobijanje toplotne energije iz žetvenih ostataka uz minimalne troškove prevoza sirovina sa proizvodnih parcela. Korišćenje žetvenih ostataka kao obnovljivog izvora energije mora biti u skladu sa savremenim naučnim principima zaštite zemljišta. Visokokvalitetno zemljište je osnova poljoprivredne proizvodnje što je i najznačajnije delatnost AP Vojvodine, te zaštita zemljišta ima primaran značaj za ovu oblast R. Srbije.

Petar Sekulić, Jordana Ninkov, Nikola Hristov, Jovica Vasin, Tijana Zeremski-Škorić, Institut za ratarstvo i povrtarstvo Srđan Šeremešić, Poljorivredni fakultet Novi Sad