D’omin D. Agroecological substantiation of energy crops cultivation for the production of biological raw materials

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0824U002694

Applicant for

Specialization

  • 201 - Агрономія

29-07-2024

Specialized Academic Board

Дьомін Д.Г. ID 5989

Poltava State Agrarian University

Essay

The dissertation justifies theoretical provisions and offers practical recommendations for improving agrotechnology of energy crops cultivation in order to obtain bio raw materials - biomass for the production of biofuels and value-added products. The development of efficient and environmentally friendly agricultural technologies for growing energy crops, including less common ones, as one of the most promising sources of biological raw materials for both biofuels and high value-added products, is currently an important issue. In this regard, in order to increase the efficiency of biomass production and maximise the productivity of energy crops, it is necessary to use land resources, especially low-productive land, rationally. However, reclamation of such lands is part of the problem of rational use of natural resources and environmental protection. Thus, the issue of restoring disturbed lands in Ukraine and obtaining plant material for biofuel production is quite relevant and requires further study. In this regard, the efficiency of growing traditional and less common energy crops on low-productive land of the Forest-Steppe and Steppe of Ukraine during the period of 2018-2023 was investigated. The scientific novelty of the obtained results lies in the fact that for the first time in Ukraine, the peculiarities of growth and development, patterns of formation of plant productivity of less common energy crops (indiangrass, big bluestem and perennial sorghum) under different agricultural practices of their cultivation were studied. The agrotechnology of growing perennial sorghum was improved by applying pre-sowing seed treatment and fertilisation, which increased biomass yields. The study on the peculiarities of growth processes of energy crops and methodological approaches to determining the bioenergy and economic efficiency of their cultivation was further developed. The main components of management of energy crops such as switchgrass, perennial sorghum, big bluestem and indiangrass were improved based on the results of long-term research. This was done by improving the elements of energy crops cultivation technology. The results of the study of the influence of growing conditions on the variability of biometric indicators, productivity and quality of energy crops proved that the biomass yield of the studied crops varied on average over the years from 8.2 to 12.3 t/ha (Steppe conditions), from 9.0 to 12.7 t/ha (Forest-Steppe conditions). The biomass of energy crops remains in the minds of growth and does not cause significant changes. The dynamics of annual yield increase (from the first to the fourth vegetation year) for all crops regardless of growing conditions was noted. Based on the results of determining the influence of joint cultivation in the phytocoenosis on the yield of energy crop biomass under different conditions, it was found that joint cultivation of energy crops allows optimising the structure of the phytocoenosis and making the most appropriate use of the area. This contributes to a uniform distribution of plants in the percentage composition, more intensive growth and development of energy crops, shading and displacement of weeds. It was determined that single-species energy crops occupied 100 % of the composition, while in mixed crops there was a fluctuation of this indicator - from 43.7 to 55.7 % (Steppe) and from 44.0 to 56.0 % (Forest-Steppe), depending on the composition of the grass mixture. We explain this pattern by the natural competition of plants for light and nutrients when they are placed together on the same area. The optimisation of species composition in joint crops of energy crops also affects the increase in biomass yield of plant components of energy crops in the Steppe and Forest-Steppe of Ukraine. The highest biomass yield in terms of dry matter in the Steppe was provided by the variants of joint cultivation of Sw+Ig - at the level of 13.7 t/ha (an increase of 0.7 t/ha) and Sw+Bb - 13.4 t/ha (an increase of 0.3 t/ha. At the level of the standard (within LSD05), the yield by dry weight was in the other variants.. For the Forest-Steppe, the highest biomass yield was in the variants of joint cultivation Sw+Ig – at the level of 12.3 t/ha (an increase of 0.5 t/ha) and a single-species cultivation Sw –10.0 t/ha. The dry weight yield was at the level of the standard (within LSD05) in the other variants. In of joint cultivation, the highest yields were found to be similar to millet and Indiangrass in the variants of advanced sowing of 11.0 t/ha (an increase of 0.3 t/ha).

Research papers

1. Рожко І. І., Дьомін Д. Г., Кулик М. І. Вплив біометричних показників рослин на врожайність біомаси інтродукованих малопоширених енергетичних культур. Вісник Полтавської державної аграрної академії. 2021. Вип. 2, С. 114–123. DOI: https://doi.org/10.31210/visnyk2021.02.14.

2. Дьомін Д. Г., Кулик М. І., Михно Ю. В. Реалізація потенціалу насіннєвої продуктивності сорго багаторічного при застосуванні препарату «Агростимулін». Вісник Полтавської державної аграрної академії. 2021. Вип. 4. С. 13–23. doi: 10.31210/visnyk2021.04.01.

3. Дьомін Д. Г., Кулик М. І. Урожайність та енергопродуктивність енергетичних культур за сумісного вирощування у фітоценозі. Scientific Progress & Innovations. 2023. № 26 (1). С. 18–23. doi: 10.31210/spi2023.26.01.03

4. Дьомін Д. Г. Вплив елементів технології вирощування на врожайність малопоширених енергетичних культур. Енергетичні культури : сортимент, біологія, екологія, агротехнологія: колективна монографія / за ред. док. с.-г. наук., проф. М. І. Кулика. Полтава: “Астрая”, 2023. С. 171–217.

5. Kulyk Maksym, Dekovets Vitaly, Rozhko Ilona, Demin Dmitry, Onoprienko Alexander. The role of innovations in the development and management during the optimization of cultivation technologies of industrial crops in the post-coronavirus world. The role of information and technology in the construction of the post-coronavirus world : Monograph / Edited by Magdalena Gawron-Łapuszek, Andrii Karpenko. Katowicach (Polska): Publishing House of Katowice School of Technology, 2020: 173–185.

6. D’omin Dmytro, Kulyk Maksym, Rozhko Ilona. Agroecological fundamentals of creation of artificial phytocenoses of energy crops for recultivation. Innovative Approaches to Ensuring the Quality of Education, Scientific Research and Technological Processes: Series of monographs 43Faculty of Architecture, Civil Engineering and Applied Arts Katowice School of Technology /Edited by Magdalena Gawron-Łapuszek Yana Suchukova. Publishing House of University of Technology, Katowice, 2021 : 1035–1041. URI: https://dspace.pdau.edu.ua/handle/123456789/10363

7. Kulyk Maksym, D’omin Dmytro, Rozhko Ilona. Reclamation of marginal lands using rare energy crops. European vector of development of the modern scientific researches: collective monograph / edited by authors. 2nd ed. Riga, Latvia: Baltija Publishing, 2021: 136–157. DOI: https://doi.org/10.30525/978-9934-26-077-3-27

8. Дьомін Д. Г., Кулик М. І., Рожко І. І. Особливості біології та аспекти вирощування малопоширених енергетичних культур в Україні та світі. Екологоорієнтовані підходи відновлення техногенно забруднених територій і створення сталих екосистем : колективна монографія ; за заг. ред. Т. О. Чайки. Полтава : Видавництво ПП «Астрая», 2022. С. 176-185. URI: https://dspace.pdau.edu.ua/handle/123456789/12029

9. Kulyk, M. I., Taranenko, A. O., Dʼomin, D. G., & Rozhko, I. I. (2022). Agroecological aspects of rare energy crops growing in order to produce sustainable plant biomass. Development trends of the world agriculture in the XXIst century: the view of the modern scientific community : Scientific monograph. Riga, Latvia: “Baltija Publishing ”, 2022: 132–160. DOI https://doi.org/10.30525/978-9934-26-203-6-6

10. Веселовський М. В., Дьомін Д. Г., Кулик М. І., Урожайність насіння сорго багаторічного залежно від елементів еколого-адаптованої технології вирощування. Перші Сазановські читання: матеріали Всеукр. наук.-практич. конференції, присвяченій 100-річчю заснування Полтавської ДАА (27 листопада 2020 р.), м. Полтава: ПДАА, 2020. С. 60–64.

11. Дьомін Д. Г., Кулик М. І. Перспективні малопоширені енергетичні культури для отримання біологічної сировини та рекультивації ґрунтів. Організація діяльності в агропромисловому комплексі та актуальні питання ветеринарії: матеріали I міжнародної спеціалізованої наукової конференції, (5 березня, 2021 р.) м. Хмельницький, 2021. С. 7–9.

12. Дьомін Д. Г., Кулик М. І. Формування насіннєвої продуктивності малопоширених енергетичних культур. Хімія, Біотехнологія, Екологія та Освіта: Збірник матеріалів V Міжнародної науково-практичної інтернет-конференції (м. Полтава, 20–21 травня 2021 року). Полтава, 2021. С. 154–157.

13. Дьомін Д. Г., Щербак Є. Ю., Кулик М. І. Потенціал біомаси малопоширених енергетичних культур. Сучасні напрями та досягнення селекції і насінництва сільськогосподарських культур: матеріали науково-практичної інтернет-конференції / Ред.кол.: В. М. Тищенко (відп. ред.) та ін. Полтавська державна аграрна академія, 2021. С. 43–47.

14. Дьомін Д. Г., Кулик М. І. Рівень врожайності біомаси у різновидових посівах малопоширених енергетичних культур. Перспективи виробництва біосировини енергетичних культур на рекультивованих землях: матеріали Міжнародної науково-практичної конференції. (23–24 червня 2022 р.). Дніпро : ДДАЕУ, 2022. С. 70–73.

15. Дьомін Д. Г., Кулик М. І. Переваги використання біомаси малопоширених енергетичних культур. Екологічні проблеми навколишнього середовища та раціонального природокористування в контексті сталого розвитку: збірник матеріалів ІV Міжнародної науково-практичної конференції. (Полтава, 27 травня 2022). Полтава: ПДАУ, 2022. С. 54–56.

16. Дьомін Д. Г., Дековець В. О., Кулик М. І. Енергетичні культури: перспективні напрями використання біомаси. Лікарське рослинництво: від досвіду минулого до новітніх технологій: матеріали X міжнародної науково-практичної конференції. (Полтава, 21–22 листопада 2022 р.). Полтава: Полтавський державний аграрний університет, 2022. С. 63–64.

17. Дьомін Д. Г., Кулик М. І. Екологічні чинники та потенціал біомаси за вирощування малопоширених енергетичних культур. Хімія, Біотехнологія, Екологія та Освіта: Збірник матеріалів VІІ Міжнародної науково-практичної інтернет-конференції (м. Полтава, 17-18 травня 2023 року). Полтава, 2023. С. 313–314.

18. Дьомін Д. Г., Чечотка К. О. Сумісні посіви продовольчих і енергетичних культур. Наукові засади підвищення ефективності сільськогосподарського виробництва [Електронний ресурс] : матеріали VІІ Міжнар. наук.-практ. конф., 29–30 листопада 2022 р. / Держ. біотехнологічний ун-т. – Електрон. дані. Харків, 2023. С. 67–69.

Files

Similar theses