5. Розмноження міскантуса гігантеуса
М. х giganteus не утворює насіння, бо є триплоїдом і має стерильний пилок. Тому його розмножують вегетативним шляхом [17]. Відомі 3 способи вегетативного розмноження:
Ø саджанцями, отриманими з культур in vitro;
Ø поділом кореневищ;
Ø укоріненням міжвузлів.
Розмноження саджанцями з культур in vitrо.
Вихідним матеріалом для отримання цього типу саджанців є недозрілі суцвіття, з яких беруть експлантати і викладають на відповідну поживну речовину. Найчастіше це є поживне середовище Марамиче і Скуча або Джонса. Регенерація рослин проходить через соматичний ембріогенез.
Ріст калюса і регенерація рослин є кращими на рідкому поживному середовищі. Встановлено, що протягом п’яти місяців з одного суцвіття можна отримати 1830 рослин [10]. Окрім суцвіть відбираються експлантати з листя, а також верхівкових меристем стебел і коріння. Однак, результати, отримані під час регенерації рослин з тих експлантатів, не були такими добрими, як отримані з недозрілих суцвіть [25].
Не дивлячись на те, що цей метод є дуже продуктивним, має дві вади. Одна з них це висока вартість, яка робить вирощування М. х giganteus нерентабельним. В 1993 році вартість закладки 1га плантації складала 4600 екю, при умові, що на 1м2 висаджується одна рослина [20]. В 1992 році в Німеччині 1 рослина коштувала 0,8 марки, в перерахунку на 1га це складає 8000 марок (біля 4000 екю) [10]. Висока вартість саджанців, отриманих з культур in vitro, спричинена необхідністю поміщення в початковий період, в тепличні умови. Термін цей може складати три місяці, під час якого рослини гартуються [7]. В 1994 році Йоргенсен провів дослід, в якому жодна рослина не перенесла першої зими [8]. Друга вада рослин, які розмножуються методом культур in vitro, є низький процент перенесення першої зими. Часто плантації, при використанні рослин, розмножених таким методом, випадають в такому рівні, що подальше вирощування стає неможливим [20].
Розмноження саджанцями, отриманими через поділ кореневищ.
В 1990 році на дослідній станції в Данії зауважили, що при спробі усунути плантацію М. х giganteus із застосуванням активних машин, отримано зворотну дію і швидке відростання рослин. Це дало ідею нового методу закладання плантацій.
Розмноження поділом кореневищ можна виконувати кількома способами. Найчастіше в якості маточників використовуються трьохрічні плантації міскантуса, які ще нерозрослись дуже сильно [28].
Одним із способів отримання саджанців є подрібнення надземних і підземних решток після збору за допомогою ротаційної машини, викопування фрагментів рослин копачкою для квіткових цибулин або машиною для збору картоплі [14]. Можна також виорювати цілі купини, а потім ділити їх на фрагменти довжиною біля 10см. При такій довжині кореневищ найкращі результати отримано при посадці їх масою 0,1-0,2кг на 1м2 [16].
Дуже важливим у цій методиці є недопущення пересушування зібраного матеріалу - максимальне скорочення часу зберігання саджанців. Основною перевагою саджанців, отриманих цим способом, є їх вища витривалість при низьких температурах під час першої зими, а також швидкий розвиток на початку росту [1].
Було виконано поділ маточних рослин за допомогою культиватора з активними робочими частинами в трьох термінах : 21 квітня, при висоті сходів від 0 до 0,5см ; 28 квітня, коли сходи були від 5 до7см; 16 травня, коли рослини досягли 30см. Третій термін виявився найменш придатним для цієї мети з огляду на слабший ріст рослин. Після поділу кореневища вибирались, вантажились і транспортувались на нове місце, де були розкладені в кількості 0,1 і 0,2кг на м2. Потім одразу їх приорювали на глибину 15-20см. На кінець поле було валоване, щоб забезпечити добрий контакт між ґрунтом і кореневищами.
Найкращими виявились кореневища довжиною, що найменше 10см [2]. Також Джонс показав у своєму експерименті, що рослини, які виросли з малих кореневищ ( менше 10г свіжої маси ), показали зредуковану швидкість росту в порівнянні з рослинами, які виросли з кореневищ масою 25-40г [13].
Головною проблемою цього методу є висихання кореневищ під час транспортування і розкладання на полі. Щоб отримати добрі результати, не можна цього допускати, тому всю операцію треба проводити як найшвидше. Вартість закладання 1га плантації цим методом, при ступені розмноження 15, в 1993р. складала біля 900 екю, що становило 20% вартості закладання плантації з використанням саджанців з культур in vitro [19].
В Німеччині дослідницькі праці над цим методом почались раніше. В 1989 році вартість однієї рослини, отриманої цим методом, складала 1,5 марки, а в 1993 р. зменшилась до 0,5 марки. До зменшення вартості призвело впровадження до вирощування більш продуктивних машин. Передбачається подальше зниження вартості отримання саджанців по мірі технічного розвитку і удосконалення вирощування [30]. Також Харві пише, що розмноження поділом кореневищ є дешевшим, ніж використання саджанців з культур in vitro [10].
Розмноження саджанцями з укорінених міжвузлів.
В 1997 році на кафедрі фізіології рослин Аграрного університету було зроблено дослід, в якому укорінювались міжвузля рослин. Найкращі саджанці отримано з найстарших міжвузлів. Саджанців не вдалося отримати з вузлів 7-го порядку ( рахуючи від низу рослини) і молодших. Отримані таким чином рослини не перезимували, з причини дуже короткого часу, потрібного на пристосування до спокою [24].
6. Технологія вирощування міскантуса гігантеуса
Miscanthus x giganteus, як рослина типу С4 , ощадливо використовує воду. На продукування 1кг сухої маси потребує 250-300кг води. Це вимагаєбіля 700мм опадів на рік. Це пов’язано з високим врожаєм біомаси. Однак, зрошення плантації дає позитивні результати. В грецьких умовах додаткові опади 700мм в порівнянні з додатковими опадами розміром 300мм, дали ріст врожаю сухої маси на 34%. Беале і Лонг застосували на другий рік вирощування додатково 133мм опадів при природних опадах біля 650мм, які становлять 85% норми, щоб утримати вологість ґрунту на відповідному рівні і не допустити до її пересушення, що пов‘язане з уповільненням процесів акумуляції сухої маси. В південно – східній Англії, де річні опади складають 1200мм і грунт не пересихає, отримано добрі результати [2].
З фотосинтезом типу С4 пов‘язаний великий ріст врожаю при зростанні температури і інтенсивності опромінення. Оптимальна температура для росту М. х giganteus складає +28–300С. Незважаючи на це, суми добових температур для Центральної Європи є достатньою для отримання високих врожаїв сухої маси [1]. Досліди показали, що М. х giganteus здатний досягнути високої продуктивності в температурних умовах Англії (середньодобова температура в найтепліших місцях є 150С). Вимоги міскантуса до якості ґрунту не є великими. З огляду на свою розбудовану кореневу систему, рослина може вирощуватись на середньозв’язаних ґрунтах, утворених з пісків та низьким рівнем ґрунтових вод. Ґрунти з відрегульованим водним режимом і більшим вмістом гумусу дають врожаї на 20-30 % більші [4]. За Нальборчиком плантація може бути закладена на ґрунтах, які не придатні для інших сільськогосподарських культур [22].
Ґрунти не повинні бути кислими, рН 6,5, особливо впродовж перших двох років вирощування з рівнем ґрунтових вод нижче 1м [10].
M. x giganteus може бути використаний комерційно кілька років. З огляду на багаторічність вирощування, треба звернути увагу на старанне приготування ґрунту перед посадкою рослин. Восени необхідна поглиблена оранка, під яку застосовують велику дозу органічних добрив. У випадку низького рН ґрунту (нижче 5,5), належить провести вапнування. Весною, перед посадкою, необхідно провести боротьбу з бур’янами ( з огляду на пізній термін посадки) механічним або хімічним методом [26].
Перед посадкою в грунт необхідно розрихлити на кілька сантиметрів [6].
Механізація процесу посадки значно знижує витрати на вирощування [7]. Саджанці, отримані з мікророзмноження, можна садити, використовуючи саджарку для розсади. Саджанці, отримані з поділу кореневища – картоплесаджаркою. Процес розмноження поділом купин коштує біля 350 євро/га , а в невдовзі його вдасться змінити до 200 євро/га [16].
Саджанці з кореневищ приорюють на глибину 15-20см. Після посадки треба застосувати валування гладким валом і в разі необхідності –зрошення. Найкращі результати отримано при посадці кореневищ масою 0,1-0,2 кг/м2 і довжиною біля 10см [6]. Проводилось дослідження, яке порівнює здатність перезимовування кореневищ різної маси. Використовували різоми довжиною 4,8 і 12см. В найбільшій кількості перезимували найбільші кореневища. Мінімальна рекомендована глибина посадки біля 15см (з огляду на можливість промерзання). Невеликі кореневища (менше 10см), посаджені дуже глибоко, можуть не подолати відстань, необхідну для випускання нових стебел на поверхню ґрунту [15].
Проводилось дослідження, яке визначало вплив величини різомів, які висаджуються, та терміну закладання плантації (весняний, зимовий) на поновне відростання рослин. Відбулось майже 100% поновне відростання рослин з великих кореневищ (довжина різом біля 10-15см).
Менші саджанці дали гірші результати. В цьому досліді саджанці, висаджені весною на глибину 10см, показали майже дворазово вищий рівень поновного відростання, ніж висаджені восени на глибину 15см. Саджанці з більших кореневищ мали значно більшу кількість стебел і значно швидший ріст. Найчастіше застосовують густоту посадки: 1 рослина на 1м2, або 10000 рослин на гектар, в інших дослідах добрі результати отримані при густоті 4 рослини на 1м2 [28]. Пропонована густота відповідає відстані між рядами 1м і відстані між рослинами в рядах 0,5м. З огляду на швидкий ріст, утворення рослинною великих купин, більшість дослідників схиляються до висаджування 1 рослини на 1м2[16].
Термін посадки є порівняно пізнім і припадає, з огляду на можливість ушкодження рослин пізніми приморозками, перша половина травня – кінець квітня, або середина травня [2].
Вимоги до удобрення у Miscanthus x giganteus є відносно малими. Азоту він потребує менше, ніж інші трави: одно – і багаторічні [6].
Високий рівень ефективності використання азоту є головним чином результатом переміщення його до стебел весною і до різомів під кінець вегетації. В дослідах Крістіана показано, що 38% з внесених в 60 кг/га NH4 і NO3 , було поглинуто рослинами, з яких більше половини знайшли в різомах [2]. Більша частина азоту, знайденого в рослинах, походила з мінералізації поживних речовин в ґрунті, а не з удобрення. Ці досліди показали причину малої потреби рослин в азоті.
З врожаєм 20т сухої маси на 1га, міскантус виносить біля 60кг N, 16кг P2O5, 80кг K2O, при невисокому рівні удобрення [6]. В дослідах з удобренням азоту стверджено позитивний його вплив на продукування біомаси при кількості азоту до 90кг/га. Коли застосовували більші дози, продуктивність не зростала, а навіть зменшувалась. Загальні потреби в поживних речовинах: азоті (N), фосфорі (Р), кальцію (Са), складає відповідно: біля 2-5; 0,3-1,1; 0,8-1,0кг/т сухої маси [18]. Пропоновані дози добрив і терміни їх застосування є наступні [30]:
Ø азот 60-90кг N\га весною після появи сходів;
Ø фосфор 30-40кг P2O5\га;
Ø калій 120-150кг K2o\га;
Ø магній 20-25кг MgO\га ранньою весною або восени.
З огляду на багаторічний характер плантації, можна використовувати органічне добриво. Максимальна доза 30м3\га, що відповідає 180кг азоту, 75кг фосфору, 150кг калію і 30кг магнію. Ця доза практично може замінити мінеральні добрива [11].
В перший та другий роки необхідно проводити боротьбу з бур’янами механічним способом, використовуючи для цієї мети традиційні машини для міжрядного обробітку або, у випадку сильного забур’янення, хімічним способом. Середня вартість річної боротьби з бур’янами на площі 1га складає 10 фунтів і є в 10 разів нищою від вартості боротьби з бур’янами на плантації верби та тополі. В наступні роки боротьба з бур’янами не є необхідною з огляду на інтенсивний ріст рослин, а також сильне затінення ґрунту [29]. В європейських умовах міскантус показує велику стійкість до хвороб і шкідників. І тому не потрібно проводити заходи з хімічної охорони площ, що зменшує затрати і запобігає забрудненню середовища. Не має відомостей про хвороби, які значно зменшували продуктивність рослин.
Але не можна виключити те, що по мірі розповсюдження рослини, певні хвороби і шкідники не можуть спричиняти певну шкоду рослинам [25].
