Прогнозирование областей культивирования Miscanthus sacchariflorus (Poaceae) на территории Российской Федерации
https://doi.org/10.30901/2658-3860-2019-4-35-49
Аннотация
Мискантус сахароцветный (Miscanthus sacchariflorus (Maxim.) Benth. et Hook. f. ex Franch.) ‒ один из самых перспективных видов, биомасса которого пригодна для производства биотоплива. Однако его широкое использование для этих целей серьёзно осложнено, во-первых, требовательностью этого вида к теплу и влаге, а во-вторых, недостаточной изученностью его биологии. По результатам собственных экспедиционных исследований и литературным данным были проанализированы климатические параметры и выявлены основные факторы, ограничивающие перспективность выращивания мискантуса сахароцветного. Установлено, что в условиях его естественного произрастания значения гидротермического коэффициента (ГТК) за вегетационный период варьируют от 1,49 до 2,9, сумма эффективных температур >10°C ‒ от 1248,9 до 2493,1°С, количество среднемноголетней суммарной солнечной радиации ‒ от 97,5 до 115 ккал/см2. На основании полученных данных построена карта потенциальных областей промышленного культивирования M. sacchariflorus на территории России, из которой видно, что для культивирования мискантуса сахароцветного пригодна не только область естественного произрастания вида на Дальнем Востоке, но и горные районы Северного Кавказа, а также отдельные районы юга Сибири и Европейской части России.
Ключевые слова
биоэнергетические культуры,
Miscanthus saccahiflorus,
потенциальная область культивирования,
факторы среды
При поддержке: Работа выполнена в рамках государственного задания согласно бюджетным проектам ВИР по теме № 0662-2019-0005 «Раскрытие потенциала и разработка стратегии рационального использования генетического разнообразия ресурсов кормовых культурных растений и их диких родичей, сохраняемого в семенных и гербарных коллекциях ВИР» с использованием Гербарных коллекций Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (WIR) и Ботанического института имени В.Л. Комарова (LE).
Об авторах
Л. В. Багмет
Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н. И. Вавилова
Россия
Россия, 190000, г. Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44
Россия
Россия, 190000, г. Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44
Е. А. Дзюбенко
Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н. И. Вавилова
Россия
Россия, 190000, г. Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44
Россия
Россия, 190000, г. Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44
Список литературы
1. Афонин А.Н., Грин С.Л., Дзюбенко Н.И., Фролов А.Н. (ред.) (2008) Агроэкологический атлас России и сопредельных стран: экономически значимые растения, их вредители, болезни и сорные растения [Интернет-версия 2.0]. 2008 URL: http://www.agroatlas.ru
2. Анисимов А.А., Хохлов Н.Ф., Тараканов И.Г. (2016) Особенности фотопериодической регуляции онтогенеза у различных видов мискантуса (Miscanthus spp.). Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 6:56‒72.
3. Анисимов А.А., Хохлов Н.Ф., Тараканов И.Г. (2017) Физиологические особенности продукционного процесса различных видов мискантуса. В кн.: Материалы Всероссийской научной конференции «Современные аспекты структурно-функциональной биологии растений: от молекулы до экосистем», Орёл, 28-30 сентября 2017. С. 53‒59.
4. Arnoult S., Brancourt-Hulmel M. (2015) A Review on Miscanthus Biomass Production and Composition for Bioenergy Use: Genotypic and Environmental Variability and Implications for Breeding. Bioenergy Res. 8:502‒526. DOI: 10.1007/s12155-014-9524-7
5. Багмет Л.В., Дзюбенко Е.А. (2013) Распространение видов рода Miscanthus Anderss. на территории Дальнего Востока России. В кн.: Современная ботаника в России: Труды XIII Съезда Русского Ботанического общества (Тольятти, 16-22 сентября 2013). Т. 2. Тольятти: Кассандра. С. 4–5.
6. Белая Г.А., Морозов В.Л. (1995) Конспект флоры сосудистых растений Еврейской автономной области. Биробиджан: ИКАРП ДВО РАН. C. 35.
7. Булаткин Г.А., Митенко Г.В., Гурьев И.Д. (2017) Альтернативная энергетика: новые ресурсы биотоплива из растительного сырья. Теоретическая и прикладная экология. 2:88–92. DOI: 10.25750/1995-4301-2017-2-088-092
8. Clark L.V., Dzyubenko E., Dzyubenko N., Bagmet L., Sabitov A., Chebukin P., Johnson D., Kjeldsen J.B., Petersen K.K., Jørgensen U., Ji Hye Yoo, Kweon Heo, Chang Yeon Yu, Hua Zhao, Xiaoli Jin, Junhua Peng, Yamada T., Sacks E.J. (2016) Ecological characteristics and in situ genetic associations for yield-component traits of wild Miscanthus from eastern Russia. Annals of Botany. 118(5):941–955. DOI: 10.1093/aob/mcw137
9. Clark L.V., Jin X., Petersen K.K., Anzoua K. G., Bagmet L., Chebukin P., Deuter M., Dzyubenko E., Dzyubenko N., Kweon Heo, Johnson D., Jorgensen U., Kjeldsen J.B., Nagano H., Peng J., Sabitov A., Yamada T., Hye J., Chang Y., Yeon Yu., Long S., Sacks E.J. (2019) Population structure of Miscanthus sacchariflorus reveals two major polyploidization events, tetraploid-mediated unidirectional introgression from diploid M. sinensis, and diversity centered around the Yellow Sea. Annals of Botany. 124:731–748. DOI: 10.1093/aob/mcy161.
10. Clifton-Brown J.C., Lewandovski I.L. (2000) Overwintering problems of newly established Miscanthus plantations can be overcome by identifying genotypes with improved rhizome cold tolerance. New Phytologist. 148:287–294. DOI: 10.1046/j.1469-8137.2000.00764.
11. Clifton-Brown J.C., Lewandowski I., Andersson B., Basch G., D.G. Christian, Kjeldsen J.B., Jørgensen U., Mortensen J.V., Riche A., Schwarz K.-U., Tayeb K., Teixeira F. (2001) Performance of 15 Miscanthus genotypes at five sites in Europe. Agronomy Journal 93:1013–1019.
12. Clifton-Brown J., Chiang Y-C., Hodkinson T.R. (2008) Miscanthus: genetic resources and breeding potential to enhance bioenergy production. In: Vermerris W. (ed.) Genetic improvement of bioenergy crops. Berlin: Springer. P. 273–294. DOI: 10.1007/978-0-387-70805-8_10
13. Дарман Г.Ф., Веклич Т.Н. (2019) Miscanthus sacchariflorus (Maxim.) Benth. В кн.: Сенчик А.В., Маликова Е.И. (ред.) Красная книга Амурской области: Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды животных, растений и грибов: официальный справочник. Благовещенск: Изд-во Дальневосточного государственного аграрного университета. С. 338.
14. Dong H., Liu S., Clark L.V., Sharma S., Gifford J.M., Juvik J.A., Lipka A.E., Sacks E.J. (2019) Winter hardiness of Miscanthus (II): Genetic mapping for overwintering ability and adaptation traits in three interconnected Miscanthus populations. GCB Bioenergy. 11:706–726. DOI: 10.1111/gcbb.12587
15. Дорогина О.В., Васильева О.Ю., Нуждина Н.С., Буглова Л.В., Гисматулина Ю.А., Жмудь Е.В., Зуева Г.А., Комина О.В., Цыбченко Е.А. (2018) Ресурсный потенциал некоторых видов рода Miscanthus Anderss. в условиях континентального климата лесостепи Западной Сибири. Вавиловский журнал генетики и селекции. 22(5):553–559. DOI: 10.18699/VJ18.394
16. Дорогина О.В., Васильева О.Ю., Нуждина Н.С., Буглова Л.В., Жмудь Е.В., Зуева Г.А., Комина О.В., Кубан И.С., Гусар А.С., Дудкин Р.В. (2019) Формирование и изучение коллекционного генофонда ресурсных видов рода Miscanthus Anderss. в условиях лесостепи Западной Сибири. Вавиловский журнал генетики и селекции. 23(7):926–932. DOI: 10.18699/VJ19.568.
17. Gauder M., Graeff-Hönninger S., Lewandowski I., Claupein W. (2012) Long-term yield and performance оf 15 different Miscanthus genotypes in southwest Germany. Ann. App. l Biol. 160:126–136. DOI: 10.1111/j.1744-7348.2011.00526
18. Гисматулина Ю.А., Будаева В.В., Сакович Г.В., Васильева О.Ю., Зуева Г.А., Гусар А.С., Дорогина О.В. (2019) Особенности ресурсного вида Miscanthus sacchariflorus (Maxim.) Hack. при интродукции в Западной Сибири. Вавиловский журнал генетики и селекции. 23(7):933–940. DOI: 10.18699/VJ19.569
19. Гущина В.А., Борисова Е.Н. (2017) Рост и развитие мискантуса гигантского первого года жизни в зависимости от гидротермических условий. Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 1:12–18. DOI: 10.18286/1816-4501-2017-1-12-18
20. Gushchina V.A., Volodkin A.A., Agapkin N.D., Ostroborodova N.I. (2018) Introduction And Adaptation Of Giant Miscanthus To The Conditions Of The Forest-Steppe Of The Middle Volga Region. Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences (RJPBCS). 9(5):2292–2297.
21. Hager H.A., Sinasac S.E., Gedalof Z., Newman J.A. (2014) Predicting potential global distributions of two Miscanthus grasses: implications for horticulture, biofuel production, and biological invasions. PLoS ONE 9(6):1‒14. DOI: 10.1371/journal.pone.0100032
22. Hodkinson T.R., Petrunenko E., Klaas M., Münnich C., Barth S., Shekhovtsov S.V., Peltek S.E. (2016). New breeding collections of Miscanthus sinensis, M. sacchariflorus and hybrids from Primorsky krai, Far Eastern Russia. In: Barth et al. (eds.) Perennial Biomass Crops for a Resource-Constrained World. Springer International Publishing Switzerland. Сh. 10. P.105–118. DOI: 10.1007/978-3-319-44530-4_10.
23. Jensen E., Robson P., Norris J., Cookson A., Farrar K., Donnison I., Clifton-Brown J. (2013) Flowering induction in the bioenergy grass Miscanthus sacchariflorus is a quantitative short-day response, whilst delayed flowering under long days increases biomass accumulation. Journal of Experimental Botany. 64:541–552.
24. Качура Н.Н. (1985) Карта распространения Miscanthus sacchariflorus. В кн.: Сосудистые растения Советского Дальнего Востока / под ред. С. С. Харкевича. Л.: Наука. T. 1. C. 376.
25. Кожевников А.Е., Кожевникова З.В. (2014) Таксономический состав и особенности природной флоры Приморского края. Комаровские чтения. (62):53.
26. Купцов Н.С., Попов Е.Г. (2015) Энергоплантации. Справочное пособие по использованию энергетических растений. Минск: Тэхналогія. 128 с.
27. Lewandowski I., Clifton-Brown J.C., Scurlock J.M.O, Huisman W. (2000) Miscanthus: European experience with a novel energy crop. Biomass and Bioenergy 19: 209–227. DOI: 10.1016/S0961-9534(00)00032-5
28. Lewandowski I., Scurlock J.M.O., Lindvall E., Chistou M. (2003) The development and current status of perennial rhizomatous grasses as energy crops in the US and Europe. Biomass and Bioenergy 25:335–361. DOI: 10.1016/S0961-9534(03)00030-8
29. Pignon C.P, Spitz I, Sacks E.J, Jørgensen U., Kørup K., Long S.P (2019) Siberian Miscanthus sacchariflorus accessions surpass the exceptional chilling tolerance of the most widely cultivated clone of Miscanthus x giganteus In: GCB Bioenergy. 11:883–894. DOI: 10.1111/gcbb.12599
30. Пробатова Н.С. (1985) Мятликовые – Poaceae. В кн.: Сосудистые растения советского Дальнего Востока. Л.: Наука. T. 1. C. 375-376.
31. Рубцова Т.А. (2017) Флора Еврейской автономной области. Хабаровск: Антар. C. 5.
32. Sacks E.J., Juvik J.A., Lin Q., Ryan Stewart J., Yamada T. (2013). The gene pool of Miscanthus species and its improvement. In.: Genomics of the Saccharinae. Springer New York. P. 73–101. DOI: 10.1007/978-1-4419-5947-8_4
33. Селянинов Г.Т. (1928) О сельскохозяйственной оценке климата. Труды по сельскохозяйственной метеорологии. 20:165–177.
34. Шлотгауэр С.Д., Крюкова М.В., Антонова Л.А. (2001) Сосудистые растения Хабаровского края и их охрана. Владивосток; Хабаровск: ДВО РАН. C. 48.
35. Шумилин В.П., Ли Ю.С. (2009) AgroAtlas программное ГИС обеспечение, 2009 [Online]. URL: http://www.agroatlas.ru.
36. Слынько Н.М., Горячковская Т.Н., Шеховцов С.В., Банникова С.В., Бурмакина Н.В., Старостин К.В., Розанов А.С., Нечипоренко Н.Н., Вепрев С.Г., Шумный В.К., Колчанов Н.А., Пельтек С.Е. (2013) Биотехнологический потенциал новой технической культуры – мискантус сорт Сорановский. Вавиловский журнал генетики и селекции. 17(4/1):765–771.
37. Старченко В.М. (2001) Конспект флоры Амурской области. В кн.: Комаровские чтения. 48:12.
38. Цвелёв Н.Н. (1976) Злаки СССР. Ленинград: Наука, C.693‒694.
39. Цыганов А.Р., Клочков А.В. (2012) Биоэнергетика: энергетические возможности биомассы. Минск: Беларусcкая навука. 143 с.
40. Воробьев Д.П. (1982) Определитель сосудистых растений окрестностей Владивостока. Л.: Наука. C. 216-217.
41. Ворошилов В.Н. (1982) Определитель растений советского Дальнего Востока. М.: Наука. C. 46.
42. Williams M.J., Douglas J. (2011) Planting and Managing Giant Miscanthus as a Biomass Energy Crop. United States Department of Agriculture. Technical Note. (4). 22 p.
43. Зинченко В.А., Яшин M. (2011) Энергия мискантуса. Леспроминформ. 6(80):34–140.
Рецензия
Для цитирования:
Багмет Л.В., Дзюбенко Е.А. Прогнозирование областей культивирования Miscanthus sacchariflorus (Poaceae) на территории Российской Федерации. Vavilovia. 2019;2(4):35-49. https://doi.org/10.30901/2658-3860-2019-4-35-49
For citation:
Bagmet L.V., Dzyubenko E.A. Prediction of the potential cultivation areas of Miscanthus sacchariflorus in the Russian Federation. Vavilovia. 2019;2(4):35-49. (In Russ.) https://doi.org/10.30901/2658-3860-2019-4-35-49
Просмотров:
423
Послать статью по эл. почте 