Необхідно вивчити особливості нагромадження радіонуклідів міскантусом, фізіологічні процеси в рослині в умовах високого і низького рівня забруднення ґрунту радіонуклідами, визначити оптимальні агроекологічні умови вирощування міскантуса для мінімізації коефіцієнта переходу радіонуклідів із ґрунту в рослину, а також визначити енергетичну й економічну ефективність вирощування міскантуса на дерено-підзолистих ґрунтах Полісся України.
За свідченням Світової енергетичної конференції (ради), розвіданих запасів енергоносіїв для забезпечення потреб в енергії вистачить на такий час: нафти — на 25-30 років; природного газу — 50-60 років; вугілля — 500—600 років; урану для АЕС на повільних (теплових) нейтронах — 20-30 років; плутонію для АЕС на швидких нейтронах — 1000—3000 років.
Самі економічні й екологічно чисті первинні енергоносії — нафта і природний газ — є дефіцитними в Україні; їх споживають прискореними темпами, тому орієнтувати перспективу розвитку ПЕК України на їхній основі не можна. Використання плутонію для української економіки фінансово неможливо, і оскільки ці технології небезпечніше, ніж технології використання енергії теплових нейтронів, то, на перший погляд, напрошується висновок, що Україні доцільніше розвивати енергетикові на куті й урані, запасів якого в Україні більш ніж на 100 років.
Але Чорнобиль показав, що експлуатація АЕС небезпечна й економічно нерентабельна. Це, утім, не може бути основою для негайної зупинки всіх діючих АЕС.
З погляду стратегії довгострокового розвитку ПЕК серйозні заперечення викликає і пріоритетне будівництво ТЕС (на вугіллі): витрати, зв'язані насамперед із забрудненням навколишнього середовища, можуть багаторазово перевищити доход від виробництва електроенергії. До того ж Україні не вистачає інвестиційних засобів на розвиток вугільної промисловості і на модернізацію вугільних ТЕС для того, щоб вони відповідали вимогам по охороні навколишнього середовища.
Різке і неухильне зменшення обсягів видобутку газу в Росії, її політична нестабільність і усе більша недовіра до України не дозволяють розраховувати на широке застосування ПГУ і ГТУ.
Реалії життя змушують Україну орієнтуватися на широкомасштабне використання НПДЕ. У загальному робота в цьому напрямку в Україні почате. Розроблено і реалізується ряд мір, що передбачають упровадження техніки і технологій використання НПДЕ, їхнє використання передбачене біля державних програм.
Але цього недостатньо. Можливості НПДЕ конкурувати з об'єктами традиційної енергетики, їхню рентабельність можна продемонструвати на прикладі динаміки зміни собівартості (тарифів) електроенергії, генерованої на ВЕС: на початку експлуатації його вартість вище, ніж на об'єктах традиційної енергетики, але через якийсь час вона значно зменшиться.
3. Ботанічна характеристика і походження міскантуса
Натуральними місцями походження рослин з родини Miscаnthus є терени Японії, Південних Курил, Манджурії, Кореї, Тайланду, Полінезії і Східного узбережжя США [19]. Росте він дико і вирощується для опалення на теренах майже цілої Південно-Східної Азії і Центральних США. Цей рід об’єднує понад двадцять різних морфологічних видів.
Особливо швидким ростом і високою якістю характеризується М.sinensis. В натуральному середовищі ці рослини доростають до 6м висоти, діаметр стебел досягає навіть 6см, а вегетація може тривати 30 років [10].
До початку п’ятого століття міскантус застосовувався тільки в Китаї, як протиерозійна рослина. До Європи найправдоподібніше потрапив в XVI столітті, але трактувався тільки як оздобна рослина, зважаючи на утворення великих купин [16].
В 1935 році датський вчений Ансель Ольсен завіз до Європи японський клон, який став вихідним пунктом для селекції рослин, які використовуються на даний час. З огляду на великий врожай, Карл Фостер дав цій рослині назву Miscanthus sinensis “Giganteus” [27]. З наукової сторони почали займатись цією рослиною в 1983 році на Станції селекції рослин в Данії. З того часу проводяться інтенсивні дослідницькі праці в багатьох країнах Європи : Німеччині, Великобританії, Італії, Франції, Іспанії, Польші.
Лінде-Лаурсен в 1993 році довів, що Miscanthus sinensis “Gigаnteus” є триплоїдом. У більшості верхівкових клітин коренів 2n=3х=57 або 58. Для роду Miscanthus основна кількість хромосом складає х=19. Клон, привезений Ольсеном, повстав найправдоподініше через схрещення M. sinensis - диплоїда (2n=2х=38) і аллеотрипоїда М.Saccharrflorus (2n=4х=76). Тому не може розмножуватись генеретивно ( має стерильний пилок ) [7]. Під впливом результатів подальших дослідів змінено його назву на Miscanthus x Giganteus.
Miscanthus належить до відділу покритонасінних (Angispermal), класу однодольні (Monocatyledoneae), ряду (Glumifloreae), родини злакові (Gramineae), роду Miscanthus (Anderse) , вид – Miscanthus giganteus Greef i Deu [5].
В Европі цілковита площа вирощування міскантуса в 1995-1996 рр. становила біля 170га, в 1998 році була ще малою, а найбільша площа була в Швеції (300га). В 1993 році встановлено Європейську Сітку в 10 країнах і вирощування проводилось вже у 18 місцях [31]. З 1994 року започатковуються великі міжнародні проекти, наприклад в Німеччині, де проводиться фірмою Vaba Oel AG [10].
Miscanthus giganteus є багаторічною трав’янистою рослиною з добре розбудованою кореневою системою. Маса коренів перед появою сходів складає біля 15- 25т сухої маси з гектара . Корені сягають до 2,5 метрів вглиб землі . Така коренева система сприяє дуже доброму використанню елементів живлення і води [32]. Стебло є дуже міцним, з волосками або без них, з добре видимими вузлами. Забарвлення однорідне. З огляду на великий вміст в стеблі лігніну і целюлози, відзначається він великою витривалістю до механічних ушкоджень. В європейських умовах рослини досягають від 200 до 350см висоти. В перший рік вегетації рослини досягають 200см, на другий рік – 350см, а в наступні – 400-450см [4]. Листові пластинки довгі, сплюснуті і ланцетовидні (у небагатьох видів овальні), без поперечних жилок, довжина 60-100см і ширина 0,8-3,2см. Ростуть поодиноко з вузлів, майже по всій довжині стебла. Забарвлені вони однорідно, яскраво- або темно-зеленого кольору. По середині листка проходить товстий головний нерв. На рослині листя утримується дуже довго, навіть на протязі зими. Суцвіттям є волоть, або колосовидна волоть, слабо розвинута, яка також довго залишається на рослині. Велика кількість генотипів не квітне або не утворює насіння [16]. Якщо внаслідок холодного клімату Східної Європи рослини не входять в стан спокою, то цвітуть вони між вереснем і листопадом [30].
Згідно з даними досліджень, проведених на Тайвані, рослини Miscanthus мають можливість адаптування і показують різну реакцію на умови середовища. Вчені помітили, що поверхня листків клонів, які походять з гірських районів з субтропічним кліматом, в більшій мірі, покрита воском і має меншу кількість продихів на верхній частині листка, ніж у тих, що походять з низин з тропічним кліматом. Клони з гірських районів мають також меншу пропускну здатність продихів і іншу будову епідермісу, що запобігає надмірній втраті тепла під час транспірації [1].
4. Кліматичні вимоги міскантуса гігантеуса
Кліматичні умови тереторій походження міскантуса пристосували його до умов високої температури і інтенсивності сонячного опромінення. В нашому кліматі ріст рослин типу С4 є обмежений низькими температурами. В Європі Miscanthus розпочинає ріст у квітні, коли температура ґрунту досягає 10-12ºС, а закінчується під впливом приморозків в листопаді. Температура потрібна для початку у розвитку листя і коливається між +5 і +10ºС, залежно від генотипу [13]. Але це є одна з небагатьох рослин з механізмом фотосинтезу С4, яку можна вирощувати в умовах клімату Центральної та Східної Європи [1].
Хоча оптимальна температура для процесу фотосинтезу складає у міскантуса +28-32ºС, проте в умовах клімату Східної Європи сума добових температур є достатньою для досягнення високих врожаїв біомаси [20]. В наших кліматичних умовах рослини Miscanthus giganteus піддаються впливу низьких від`ємних температур. Вони найбільше ускладнюють закладання і утримання плантації. У рослин типу С4 вразливість від холоду є вищою при світлі, ніж в темноті. В таких умовах настає фотоінгібіція. Рослина абсорбує більше світла, ніж потрібно до виснаження процесу фотосинтеза. Це може призвести до ушкодження у фотосинтезі ІІ, а в наслідок, до зменшення темпу вбирання вуглекислого газу. В умовах Європи висока концентрація сонячного опромінення з׳являється однак рідко [1].
Найвища вразливість рослин виявляється під час першої зими після посадки. Доходить навіть до вимерзання 90% рослин. Це пояснюється наявністю холодних зим без снігового покриву. Помічено ріст толеранції рослин до низьких температур під час зими, коли одразу по посадці наступав спад температури нижче 0ºС [11].
Одразу після мульчування соломою зернових або соломою міскантуса, зростає рівень перезимівки рослин з 79% до 92%. Весняні приморозки також призводять до втрат, але є не такими суворими з огляду на високу регенераційну здатність рослин. В літературі не зазначаються проблеми із зимуванням рослин в наступні роки. Після другого року вирощування, рослини переносять температури нижче -20ºС, навіть без снігового покриву [8, 12].
Під час вегетації міскантус гігантеус потребує біля 700мм опадів. Його вимоги до води набагато перевищують середньорічні опади в Україні. Такі великі вимоги до води, не дивлячись на мале вживання води на продукування 1кг сухої маси (біля 250л), спричинені великим врожаєм біомаси, який отримується з одиниці поверхні [21].
Також спосіб розмноження має вплив на перезимування в перший рік. Рослини, розмножені поділом кореневищ, зимували краще, ніж розмножені з культур in vitro. Серед них краще перезимовували рослини великі (більше 5 бруньок ), ніж малі (менше 5 бруньок ) [8]. Кожна дія, яка призводить до покращення росту рослин в рік закладки плантації, підвищує рівень виживання. Головними чинниками є контроль забур’яненості, який в поєднанні зі зрошенням і азотно-фосфорним удобренням може покращити ріст рослин в рік закладання плантації [4]. Іншим чинником, який покращує ріст, є мала глибина посадки кореневищ. Помічено кращий ріст рослин, коли кореневища були посаджені на 2 і 6см, ніж на 10см [7].
Досліджено також рівень ушкодження і здатність до регенерації після впливу на рослини М. giganteus морозом. Ці досліди показали, що етап сходів був вразливий вже при температурі -2ºС. Занотовано 40% ушкоджених рослин. Етап другого і четвертого листка не був вразливим на температуру до -4ºС включно. При застосуванні -80С зареєстровано 83% ушкоджених рослин, які були на етапі другого листка, які на 90% були здатні до регенерації, і 75% ушкоджених рослин, які були на етапі четвертого листка зі значно меншою здатністю до регенерації і складала 20%. У рослин, які не показали жодних видимих ушкоджень одразу після появи мороза, спостерігалось зниження темпу росту до 45 днів після його застосування. Головним чином загальмувався елонгаційний ріст стебла. Перші обстеження перезимівлі показали, що існує залежність між пошкодженнями, спричиненими пізніми морозами, та толеранцією до морозів в наступній зимі. При зниженні температури нижче 00С одразу після посадки, з‘являється підвищена кількість до морозу під час зими [8].
