Perspektywy pozyskania energii z biomasy drzewostanów na zrekultywowanym zwałowisku zewnętrznym KWB "Bełchatów"

• Autorzy: Pietrzykowski M. , Socha J. , Krzaklewski W.

Warianty tytułu

EN

The potential to produce energy from tree stand biomass on a reclimed plateau of external mine slope KWB "Bełchatów"

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy była ocena potencjalnych możliwości produkcji biomasy drzewostanów sosnowych (Pinus sylvestris L.) I klasy wieku (do 20 lat) wzrastających na wierzchowinie zwałowiska zewnętrznego kopalni węgla brunatnego "Bełchatów" oraz możliwości pozyskania z nich w przyszłości energii odnawialnej. Badania prowadzono w 12 - 19-letnich drzewostanach na 8 powierzchniach doświadczalnych (10 x 10 m) w dwóch wariantach troficznych siedlisk (1- na czwartorzędowych piaskach gliniastych i glinach oraz 2- trzeciorzędowych utworach kwaśnych po neutralizacji), po 4 powtórzenia dla wariantu. Jedną powierzchnię kontrolną założono w drzewostanie gospodarczym. Stwierdzono, że siedliska na wierzchowinie zwałowiska wykazują zróżnicowany potencjał dla produkcji biomasy, która może posłużyć jako biopaliwo oraz może brać udział w naturalnym procesie sekwestracji węgla. Biomasa drzewostanów wahała się w przedziale od 8 to 40 Mgxha/-1, a średnio 25 Mgxha/-1 suchej masy. Potencjalne możliwości produkcji energii odnawialnej z biomasy oszacowano na 80 do 400 kJ X 10/6 ha/-1, a średnio 240 kJ x 10/6 ha/-1, co stanowiło średnio około 40% w stosunku do porównywanego siedliska naturalnego. Ilość energii potencjalnie zakumulowanej w drzewostanie na całej powierzchni wierzchowiny (ok. 300 ha) może wynosić już w I klasie wieku drzewostanów od około 24 000 do 120 000 kJ x 10/6 ha/-1, a średnio 72 000 kJ x 10/6 ha/-1. Przy czym uwzględniając dynamiczny przyrost biomasy w wieku około 20 lat może to wynosić ponad 130 000 kJ X l0/6ha/-1. Uzyskane wyniki wskazują na jedną z możliwych form wykorzystania i zagospodarowania rekultywowanych siedlisk pogórniczych dla plantacji drzew i produkcji energii odnawialnej.

EN

The aim of the work was to quantify the biomass, and potential for renewable energy production, of a stand of Scots Pine (Pinus sylvestris L.), in the first age group (up to 20 years), that grow on the external slope of the "Bełchatów" lignite mine. The results were compared to managed forests in the vicinity of the slope. The research was conducted on 8 experimental plots (10 x 10 meters) in two trophy variants (quaternary loamy sands and tertiary pyrytic strata after neutralization) using 12-19 year old tree stands, with 4 replications for each variant. One control plot was arranged in managed tree stands adjacent to the mine. It was found that post-mining sites, compared natural site, have an average 30% potential for biomass production and carbon sequestration. The range of tree stands' biomass, on the lignite mine slope, was 8 to 40 Mg ha/-1, and average 25 Mg ha/-1 dry biomass. Potential production of renewable energy was estimated to be 80 to 400 kJha/-1 x 10/6, and average 240 kJ x 10/6ha/-1. Total energy potential on the external slope plateau (approximately 300 ha) was 24 000 to 12 000 and average 130 000 kJ x 10/6 ha/-1. The results show the potential to manage post-mining sites, as tree plantations for renewable energy production.

Słowa kluczowe

PL

zwałowisko zewnętrzne; rekultywacja leśna; sosna zwyczajna; biomasa; energia odnawialna

EN

external slope; forest reclamation; Scots pine; biomass; renewable energy

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Górnictwo i Geoinżynieria
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 33, z. 2
• Strony: 373--381
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pietrzykowski M.

• Wydział Leśny, Uniwersytet Rolniczy, Kraków

autor

Socha J.

• Wydział Leśny, Uniwersytet Rolniczy, Kraków

autor

Krzaklewski W.

• Wydział Leśny, Uniwersytet Rolniczy, Kraków

Bibliografia

• [1] Altman D.G.: Practical statistics for medical research. London: Chapman and Hall, 1991
• [2] Assmann E.: The principles of forest yield study: Studies in the organic production, structure, increment, and yield of forest stands. Oxford Pergamon Press, 1970
• [3] Baumann K, Rumpelt A., Schneider B. U., Marschner P., Huttl R.F.: Seedling biomass and element content of Pinus sylvestris and Pinus nigra grown in sandy substrates with lignite. Geoderma, 136: 573-578, 2006
• [4] Bradshaw A.D. Huttl R.F.: Future minesite restoration involves a broader approach. Ecolgical Engineering, 17, (2-3): 87-90, 2001
• [5] Brown S.: Measuring carbon in forests: current status and future challenges. Environmental Pollution, 116(3): 363-372, 2002
• [6] Bungart R., Bens O., Huttl R.F.: Production of bioenergy in post-mining landscapes in Lusatia Perspectives and challenges for alternative land use systems. Ecological Engineering, 16(1): 5-16, 2000
• [7] Fober H.: Żywienie mineralne, (w): Biologia sosny zwyczajnej pod red. Białobok S., Boratyński A., Bugała W., PAN, Instytut Dendrologii, Wydaw. Sorous, Poznań-Kórnik, s. 182-193, 1993
• [8] Fox J.: Regression Diagnostics: Quantitative applications in the social sciences, series 07-079. Sage University Paper, The International Professional Publishers, Newbury Park, London, New Delhi, 1991
• [9] Huttl R.F., Weber E.: Forest ecosystem development in post-mining landscapes, a case study of the Lusatian lignite district. Naturwissenschaften, 88: 322-329, 2001
• [10] Katzur J., Haubold-Rosar M.: Amelioration and reforestation of sulfurous mine soils in Lusatia (Eastern Germany). Water, Air and Soil Pollution 91: 17-32, 1996
• [11] Knoche D., Embacher A., Katzur J.: Water and element fluxes of red oak ecosystems during stand development on post-mining sites (Lusatian Lignite District). Water, Air, and Soil Pollution, 141: 219-231, 2002
• [12] Krebs Ch.J.: Ekologia. Eksperymentalna analiza rozmieszczenia i liczebności. PWN, Warszawa, 1997
• [13] Krzaklewski W.: Land reclamation by initial vegetation. 4-th International symposium on the Reclamation, Treatment and Utilization of Coal mining wastes. Kraków. Poland, 6-10 September 1993, s. 779-789, 1993
• [14] Krzaklewski W: Rekultywacja obszarów pogórniczych i poprzemysłowych, w: Przemiany środowiska naturalnego a ekorozwój, red. Maciej J. Kotarba. Wydawnictwo TBPŚ Geosfera, Kraków s. 85-104, 200I
• [15] Krzaklewski W., Kowalik S., Wójcik J.: Rekultywacja utworów toksycznie kwaśnych w górnictwie węgla brunatnego, monografia, Wydawnictwo MONOS, Kraków, 1997
• [16] Obmiński Z.: Zarys Ekologii. (w) S. Białobok: Nasze Drzewa Leśne, Monografie Popularno-Naukowe, Sosna Zwyczajna (Pinus silvestris L.), s. 203-231. Warszawa—Poznań: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1970
• [17] Orzeł S., Socha J., Forgiel M., Ochał W.: Biomasa i roczna produkcja drzewostanów mieszanych Puszczy Niepołomickiej. Acta Sci. Pol. Silv. Colendar. Rat. Ind. Lignar. 4(2): 63-79, 2005
• [18] Pietrzykowski M.: Charakterystyka wybranych cech roślinności drzewiastej na terenach rekultywowanych oraz na powierzchniach pozostawionych procesowi sukcesji na przykładzie powierzchni badawczych na wyrobisku kopalni piasku „Szczakowa". Acta Agraria et Silvestria, series Silvestria. Vol. XLIII: 1—26, 2005
• [19] Pietrzykowski M.: Macronutrient accumulation and relationships in a Scots pine (Pinus sylvestris L.) ecosystem on reclaimed opencast lignite mine spoil heaps in central Poland. Proceedings of 25th Annual Meeting of ASMR and l0th IALR, Richmond, Virginia, USA, June 14 to 19, 2008. s. 856-877, 2008
• [20] Pietrzykowski M., Krzaklewski, W: An assessment of energy efficiency in reclamation to forest. Ecological Engineering, 30: 341-348, 2007
• [21] Rodrigue J.A., Burger J.A., Oderwald R.G.: Forest productivity and commercial value of pre-law reclaimed mined land in the eastern United States. Northern Journal of Applied Forestry, 19{3): 106-114, 2002
• [22] Shrestha R.K., Rattan L.: Ecosystem carbon budgeting and soil carbon sequestration in reclaimed mine soil. Environment International, 32 (6): 781-796, 2006
• [23] Socha J., Wężyk P.: Allometric equations for estimating the foliage biomass of Scots pine. European Journal of Forest Research. 126: 263-270, 2007
• [24] StatSoft, Inc. (2008) STATISTICA (data analysis software system), version 8. www.statsoft.com
• [25] Suliński J.: The amount of biomass as a function of the height and density of a tree stand. Proceedings of the III National Conference on Application of Mathematics in Biology and medicine, Mądralin, September 16—19, s. 85-90, 1997
• [26] Temesgen H, Gadow K.V.: Generalized height-diameter models-an application for major tree species in complex stands of interior British Columbia. European Journal of Forest Research, 123: 45-51, 2004
• [27] Vanninen P., Ylitalo H., Sievanen R., Makaela A.: Effects of age and site quality on the distribution of biomass in Scots pine (Pinus sylvestris L.). Trees, 10: 231-238, 1996
• [28] Weiner A.:. Życie i ewolucja biosfery. PWN. Warszawa, 2004
• [29] Woś A.: Klimat Polski. PWN, Warszawa, 1999