Sweet sorghum cultivation

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Sweet sorghum cultivation"

Τώβιας Δράκος
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 LIFE08 ENV/GR/ INTEGRASTE «Development of integrated agroindustrial waste management politics maximizing materials recovery and energy exploitation» Sweet sorghum cultivation Author: Dr. Antonios Kouvelas Scientific Responsible for the project : Assist. Professor Michael Kornaros Responsible Partner: University of Patras PATRAS, SEPTEMBER, 2013

2 LIFE08 ENV/GR/ INTEGRASTE «Development of integrated agroindustrial waste management politics maximizing materials recovery and energy exploitation» Καλλιέργεια γλυκού σόργου Συντάκτης: Dr. Αντώνιος Κούβελας Επιστημονικός Υπεύθυνος Εργου : Επίκ. Καθηγητής Μιχάλης Κορνάρος Υπεύθυνος δικαιούχος: Πανεπιστήμιο Πατρών ΠΑΤΡΑ, ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ, 2013

3 Project location LIFE PROJECT NAME INTEGRASTE Data Project Patras, Greece Project start date: 01/01/2010 Project end date: 30/09/2013 Total Project duration (in months) 45 months Total budget Eligible EC contribution: (%) of total costs 47 (%) of eligible costs 50 Name Beneficiary Contact person Postal address Visit address Data Beneficiary University of Patras Dr. Michael Kornaros 1 Karatheodori Str., 26500, Patras, GR 1 Karatheodori Str., 26500, Patras, GR Telephone Fax: Project Website kornaros@chemeng.upatras.gr

4 Table of contents Abstract... 1 Περίληψη MATERIALS AND METHODS Experimental site and design RESULTS Crop growth Dry biomass production Plant height Sugar content of the stalks Leaf area index Photosynthetic rate DISCUSSION - CONCLUSIONS REFERENCES... 24

5 ACTION 2.4: SWEET SORGHUM CULTIVATION Abstract Cultivation of sweet sorghum is considered a proposed energy crop in Mediterranean ecosystems. Water consists a resource in shortage in these ecosystems and its use must be organized according to cultivation needs. Efficient monitoring of irrigation amounts and appropriate soil fertility management are both essential to balance critical factors, such as fertilizer cost, crop needs, and environmental pollution. Because of the increasing prices of chemical fertilizers and underground water pollution, more economical alternative nutrient sources are required. Therefore, field studies have been conducted in the Industrial Zone of Patras (Greece) during 2011, 2012 and 2013 growing periods, aiming to study the influence of soil fertility treatments and irrigation amount to experimental plots of sweet sorghum. To this end, conventional fertilization was compared with biological one realized as compost from anaerobic effluents and anaerobically treated liquid effluent from the pilot INTEGRASTE plant added to the experimental plots. The experimental design included factors of soil fertility and irrigation amount in correlation with varied treatments (CSFT: conventional soil fertility treatment; BSFT: biological soil fertility treatment; IAPM: irrigation amount as calculated according to Penman-Monteinth (FAO model); IADL: irrigation amount as calculated according to Dercas and Liakatas). Crop yields in biomass, plant height, sugar, Leaf Area Index (LAI) and photosynthetic rate of plant leaves have been studied. In 2011 cultivation period, the maximum dry biomass production was attained for CSFT- IAPM, CSFT-IAPL, BSFT-IAPM and BSFT-IADL treatments by the first half of September and it was 28.27, 26.53, and tn ha -1, respectively. In 2012 and in 2013, the dry biomass productivity obtained for BSFT-IAPM and BSFT-IADL was 33,27 tn ha -1 and tn ha -1, respectively, and it was superior to conventional treatments which received full or moderate irrigation. In all growing periods (2011, 2012, 2013) all treatments, except control treatments, produced similar growth rates to reach maximum height about the end of August and the maximum sugar content was attained for BSFT-IAPM and BSFT-IADL treatments by the first half of September. Leaf area index of BSFT plants was always greater than the other treatments plants during all growing periods. The maximum daily mean photosynthetic rate occurred in the jointing stage and the values were μmol CO 2 m -2 s -1, μmol CO 2 m - 2 s -1 and μmol CO 2 m -2 s -1 for CSFT-IAPM, BSFT-IAPM and BSFT-IADL, respectively. The results of all years experiments indicate that reduced irrigation inputs combined with compost and effluent from the anaerobic digester of INTEGRASTE pilot plant as fertilization, favored the yields of dry biomass. The values were equal or higher than those obtained at balanced mineral fertilization. 1

6 ACTION 2.4: SWEET SORGHUM CULTIVATION Περίληψη Η καλλιέργεια του γλυκού σόργου αποτελεί μια από τις προτεινόμενες ενεργειακές καλλιέργειες στα μεσογειακά οικοσυστήματα. Σε αυτά τα οικοσυστήματα, το νερό αποτελεί ένα φυσικό πόρο υπό έλλειψη, για αυτό η χρήση του θα πρέπει να γίνεται με προγραμματισμό σύμφωνα με τις ανάγκες της καλλιέργειας. Αποτελεσματική διαχείριση του αρδευτικού νερού καθώς και της γονιμότητας του εδάφους, δύναται να συμβάλει στον έλεγχο του κόστους της λίπανσης, των αναγκών των καλλιεργειών και τη ρύπανση του περιβάλλοντος. Λόγω της αύξησης των τιμών των ανόργανων λιπασμάτων και της ρύπανσης των υπόγειων υδάτων, απαιτείται η μελέτη εναλλακτικών μεθόδων λίπανσης. Για αυτό το λόγω πραγματοποιήθηκαν πειράματα πεδίου στη Βιομηχανική Περιοχή της Πάτρας, το 2011, 2012 και 2013, με σκοπό τη διερεύνηση της επίδρασης της διαχείρισης της γονιμότητας του εδάφους και του αρδευτικού νερού σε καλλιέργεια γλυκού σόργου. Ιδιαίτερος στόχος της μελέτης ήταν η σύγκριση της συμβατικής λίπανσης με βιολογική, η οποία επιτεύχθηκε με την προσθήκη εδαφοβελτιωτικού (κομπόστ) και υγρής αναερόβιας απορροής από την πιλοτική μονάδα του ΙΝΤΕGRASTE σε πειραματικά τεμάχια της καλλιέργειας του γλυκού σόργου. Ο πειραματικός σχεδιασμός περιλάμβανε ένα παράγοντα διαχείρισης της γονιμότητας του εδάφους (CSFT: συμβατική διαχείριση της γονιμότητας του εδάφους, BSFT: βιολογική διαχείριση της γονιμότητας του εδάφους) και ένα παράγοντα ποσότητας αρδευτικού νερού (IAPM: υπολογισμός του αρδευτικού νερού σύμφωνα με την εξίσωση των Penman- Monteinth (FAO model), IADL: υπολογισμός του αρδευτικού νερού σύμφωνα με την εξίσωση των Dercas-Liakatas). Κατά την εξέλιξη των πειραμάτων, μετρήθηκαν η παραγωγή βιομάζας, το ύψος των φυτών, ο δείκτης φυλλικής επιφάνειας και ο φωτοσυνθετικός ρυθμός των φύλλων. Τα αποτελέσματα του 2011, έδειξαν ότι οι χειρισμοί CSFT-IAPM, CSFT-IAPL, BSFT-IAPM και BSFT-IADL παρήγαγαν μέγιστη βιομάζα το πρώτο δεκαπενθήμερο του Σεπτεμβρίου και οι τιμές ήταν 28.27, 26.53, και tn ha -1, αντιστοίχως. Το 2012 και 2013, οι χειρισμοί BSFT-IAPM και BSFT-IADL παρήγαγαν tn ha -1 and tn ha -1, αντιστοίχως και οι χειρισμοί αυτοί υπερείχαν όλων των συμβατικών χειρισμών. Τα φυτά όλων των χειρισμών και των τριών καλλιεργητικών χρόνων (2011, 2012, 2013), εκτός των χειρισμών μαρτύρων (control), απέκτησαν το μέγιστο ύψος στο τέλος του Αυγούστου και τη μέγιστη συγκέντρωση σακχάρων είχαν τα φυτά των χειρισμών BSFT-IAPM και BSFT-IADL στο πρώτο μισό του Σεπτεμβρίου. Ο δείκτης φυλλικής επιφάνειας των φυτών των BSFT χειρισμών είχε τις μεγαλύτερες τιμές σε όλες τις καλλιεργητικές περιόδους. Οι μέγιστες τιμές φωτοσυνθετικού ρυθμού παρατηρήθηκαν στο στάδιο επιμήκυνσης του στελέχους των φυτών και οι τιμές ήταν μmol CO 2 m -2 s -1, μmol CO 2 m -2 s -1 και μmol CO 2 m -2 s -1 για 2

7 ACTION 2.4: SWEET SORGHUM CULTIVATION τους χειρισμούς CSFT-IAPM, BSFT-IAPM και BSFT-IADL, αντιστοίχως. Τα αποτελέσματα όλων των ετών δείχνουν ότι στους χειρισμούς που δέχθηκαν λιγότερο αρδευτικό νερό και η λίπανσή τους αποτελείτο από συνδυασμό εδαφοβελτιωτικού και υγρού αναερόβιας απορροής από τον χωνευτήρα της πιλοτικής μονάδας του INTEGRASTE ευνόησαν την παραγωγή ξηράς βιομάζας. Οι τιμές τους ήταν όμοιες ή υψηλότερες εκείνων που μετρήθηκαν στους χειρισμούς που χρησιμοποιήθηκε ισοζυγισμένη ανόργανη λίπανση. 3

8 ACTION 2.4: SWEET SORGHUM CULTIVATION Kuepper G (1992) Sweet sorghum: production and processing. Kerr Center for Sustainable Agriculture, Poteau, OK U.S.A. Kuesters J, Lammel J (1999) Investigations of the energy efficiency of the production of winter wheat and sugar beet in Europe. Eur J Agron. 11:35-43 Lithourgidis AS, Dordas CA, Damalas CA, Vlachostergios DN (2011) Annual intercrops: an alternative pathway for sustainable agriculture. Aust J Crop Sci. 5(4): Monteith JL (1965) Light distribution and photosynthesis in field crops. Annals of Botany, (29), pp Penman HL (1963) Vegetation and hydrology. Tech. Comm. No. 53, Commonwealth Bureau of Soils, Harpenden, England. 125 pp. Ricaud R, Arceneaux A (1990) Sweet sorghum research on biomass and sugar production in Manuscript report from the St. Gabriel Experiment Station. Ricaud RB, Cochran B, Arceneaux A, Newton G (1979) Sweet sorghum for sugar and biomass production in Louisiana. Manuscript report from the St. Gabriel Experiment Station. Tsialtas JT, Maslaris N (2005) Leaf area estimation in a sugar beet cultivar by linear models. Photosynthetica. 43: Turgut I, Bilgili U, Duman A, Acikgoz E (2005) Production of sweet sorghum (Sorghum bicolor L. Moench) increases with increased plant densities and nitrogen fertilizer levels. Acta Agriculturae Scandinavica, Vol. 55, No. 3, (Sept. 2005), pp Wiendenfeld R (1984) Nutrient requirement and use efficiency by sweet sorghum Energy Agr., Vol. 3, pp Wortmann CS, Liska AJ, Ferguson RB, Lyon DJ, Klein RM, Dweikat I (2010) Dryland performance of sweet sorghum and grain crops for biofuel. Agron J., Vol.102, No. 1, pp

Σχετικά έγγραφα

Final Environmental Impact Assessment Analysis of an Agroindustrial Waste Treatment Plant

LIFE08 ENV/GR/000578 INTEGRASTE «Development of integrated agroindustrial waste management politics maximizing materials recovery and energy exploitation» Final Environmental Impact Assessment Analysis