Сезонна динаміка росту і розвитку біоенергетичних культур у короткоротаційних плантаціях

Abstract

Вступ. Короткоротаційні плантації швидкорослих деревних порід, в тому числі культиварів тополі, розглядаються як перспективне джерело біомаси для відновлюваної енергетики. У зв’язку з цим вивчення закономірностей їхнього сезонного росту є актуальним для розуміння процесів накопичення біомаси протягом вегетаційного періоду. Предметом даного дослідження є сезонна динаміка росту у висоту та за діаметром стовбура тополі у короткоротаційній плантації. Мета дослідження. Метою дослідження є визначення особливостей динаміки росту культивару тополі 'Dorskamp' у висоту, за діаметром стовбура, а також сезонного лінійного розвитку бокових пагонів протягом третього року вегетації у короткоротаційній плантації в умовах Західного Лісостепу. Методика дослідження. Дослідження проводилося у короткоротаційній плантації тополі на основі періодичних обстежень і обмірів модельних дерев протягом третього вегетаційного періоду. Оцінювалася вегетаційна динаміка висоти дерев, діаметра та розвитку бокових пагонів, запаси стовбурової деревини, обсяги накопиченої біомаси та енергії в ній. Отримані дані опрацьовано методами математичної статистики. Результати дослідження Культивар тополі 'Dorskamp' в короткоротаційній плантації в умовах Західного Лісостепу характеризується інтенсивним ростом у висоту в першій половині вегетації (піковий приріст у липні), після чого його термінальний приріст суттєво знижується. Сезонна динаміка радіального приросту стовбура дерев тополі є подібною, однак максимум приросту настає раніше (у червні), уповільнюючись до осені. Лінійний ріст бокових пагонів найінтенсивніше відбувається у травні і червні з піковим періодом – кінець травня-середина червня. Впродовж третього року вегетації на плантації культивару тополі 'Dorskamp' суттєво зростають запаси стовбурової деревини (з 23,9 до 55,2 м3‧га-1), обсяги накопиченої сухої біомаси (з 14,4 до 33,3 т‧га-1) та енергії (з 267,1 до 616,7 ГДж‧га-1), забезпечуючи прогнозну сукупну виручку від продажу біопалива (паливної тріски), заготовленого на 3-х річній плантації, на суму 91883,85 грн‧га-1. Отримані результати можуть бути використані при реалізації «зелених» бізнес-проєктів, зокрема при організації агро-енергетичних кластерів. Знання про сезонну динаміку росту дозволяє покращити планування агротехнічних заходів, визначити оптимальні строки збору врожаю біомаси та обрати ефективні стратегії менеджменту біоенергетичних плантацій з метою максимізації продуктивності. Встановлено, що інтегральний підхід до оцінки висоти, діаметра стовбура та розвитку пагонів дозволяє виявити критичні періоди росту. Зроблено висновок про високий потенціал культивару тополі 'Dorskamp' для використання в енергетичних цілях за умови врахування встановлених особливостей сезонного розвитку. Рекомендовано надалі досліджувати вплив факторів середовища на інтенсивність росту культиварів тополь для підвищення ефективності плантацій біоенергетичних культур.Introduction. Short-rotation plantations (SRP) of fast-growing trees such as poplar are regarded as a promising biomass source for renewable energy. Accordingly, examining their seasonal growth patterns is essential for understanding biomass accumulation over the growing season. This study focuses on the seasonal dynamics of growth in a poplar cultivar within an SRP. Objective. The aim is to characterize the dynamics of height growth, stem diameter increment, and the seasonal linear development of lateral shoots of the poplar cultivar ��?Dorskamp’ during the third growing season in an SRP under conditions of the Western Forest-Steppe. Methods. The research was conducted in a poplar SRP based on periodic surveys and measurements of model trees throughout the third vegetation period. We assessed the seasonal trajectories of tree height, stem diameter, and lateral shoot development, as well as stemwood volume stock, accumulated biomass, and energy content. The data were processed using standard statistical methods. Results. In the Western Forest-Steppe, the poplar cultivar ��?Dorskamp’ exhibits intensive height growth during the first half of the growing season (with a peak in July), followed by a marked decline in terminal increment. The seasonal course of radial stem increment is similar, but its maximum occurs earlier (in June) and slows toward autumn. Linear growth of lateral shoots is most intense in May and June, with a peak period from late May to mid-June. Over the third growing season, the plantation showed substantial increases in stemwood volume stock (from 23.9 to 55.2 m³·ha⁻¹), accumulated oven-dry biomass (from 14.4 to 33.3 t·ha⁻¹), and energy content (from 267.1 to 616.7 GJ·ha⁻¹), yielding a projected gross revenue from biofuel (fuel chips) harvested at age three of 91,883.85 UAH·ha⁻¹. The results can inform “green” business initiatives, including the organization of agro-energy clusters. Understanding seasonal growth dynamics supports improved scheduling of silvicultural operations, determination of optimal harvest timing, and selection of effective management strategies for bioenergy plantations to maximize productivity. The study provides a more detailed characterization of growth features of energy poplar across the vegetation period and shows that an integrated assessment of height, stem diameter, and shoot development identifies critical growth windows. We conclude that the ��?Dorskamp’ cultivar has high potential for energy use, provided that the established seasonal growth traits are taken into account. Further research should examine environmental drivers of growth intensity in poplar cultivars to enhance the efficiency of bioenergy plantations.