Potencjał bioenergetyczny szybko rosnącej topoli
Sukces wysoce produktywnych plantacji SRC w dużej mierze zależy od dostępności wody w glebie, a także wrażliwości drzew na produkcję ozonu troposferycznego (O3). Dlatego też zespół finansowanego z funduszy unijnych projektu PHYSIO-POP przyjrzał się fizjologicznym i środowiskowym regulatorom przepływów wody i ozonu w obrębie SRC z różnymi genotypami topoli na poziomie listowia, drzewa i ekosystemu w ujęciu dziennym i sezonowym. Celem naukowców było tym samym bardziej dogłębne zrozumienie zjawiska adaptacji fizjologicznej wymuszanej przez zmiany klimatu na różnych genotypach topoli w uprawach bioenergetycznych SRC. „Wrażliwość topoli na niedobory wody i wysokie stężenie ozonu ogranicza przyszłe możliwości rozwoju ich uprawy na bioenergetycznych plantacjach zagajników o krótkiej rotacji” – twierdzi koordynator projektu, profesor Reinhart Ceulemans. „W tym sensie badania nad fizjologicznymi i środowiskowymi regulatorami utraty wody i absorpcji ozonu, a w szczególności czynnikami wpływającymi na pracę aparatów szparkowych, rozpoczęły się w odpowiednim momencie”. Przez cały okres wegetacyjny uczeni gromadzili dane dotyczące przepływów wody i ich wahań na istniejącej plantacji SRC w belgijskiej Flandrii. Pomiary wymiany gazowej i relacji wodnych wykorzystano do oceny ilości wody traconej przez transpirację na poziomie listowia różnych genotypów topoli. Utratę wody przez transpirację w kontekście drzewa obliczono w drodze ciągłego monitorowania przepływu soków. Z kolei na poziomie ekosystemu proces ten oszacowano, dokonując pomiarów przepływów metodą kowariancji wirów. Większa efektywność wodna Wszystkie pomiary wykonano na czterech genotypach topoli dobranych tak, aby obejmować szerokie tło genetyczne i spełniać wymogi procesu monitorowania przepływów. Genotypy topoli znane pod nazwą Bakan i Koster okazały się najlepszym wyborem dla delikatnie nawadnianych lub nienawadnianych plantacji SRC w systemach o niskim poziomie wody, na przykład w klimacie umiarkowanym typu śródziemnomorskiego lub ciepłym klimacie oceanicznym/kontynentalnym. W regionach takich jak Flandria, w których dostępność wody nie stanowi problemu, genotyp o nazwie Grimminge może pomóc osuszać zalane tereny dzięki wysokiemu wskaźnikowi transpiracji. Odkrycie to dowodzi, że poddane badaniu odmiany mogą być bardziej odporne na związane ze zmianami klimatu zmiany środowiskowe, takie jak susza czy powódź. Dr Alejandra Navarro, badaczka uczestnicząca w projekcie PHYSIO-POP, uważa, że jednym z przyszłych kryteriów wyboru genotypów topoli pod uprawę w SRC powinna być wysoka efektywność wodna. „Oznacza to wysoką produkcję biomasy na jednostkę utraconej wody, a w warunkach stresu hydrologicznego – ograniczoną utratę wytworzonej biomasy przy minimalnej utracie wody przez transpirację”. Fizjologiczna regulacja transpiracji mogłaby złagodzić coraz bardziej dotkliwe skutki zmian klimatycznych w obrębie wspomnianych upraw SRC. „Projekt wykazał, że badana plantacja zagajników o krótkiej rotacji zużywa mniej wody niż podobnych rozmiarów pastwisko czy inne uprawy polowe. Dzięki temu ten rodzaj upraw jawi się jako realne rozwiązanie w kontekście produkcji biomasy do celów energetycznych bez nadmiernego zużycia wody” – mówi dr Navarro. Genotyp dopasowany do warunków środowiskowych Identyfikacja hybrydowych topoli o zróżnicowanych cechach fizjologicznych, efektywności wodnej i poziomie transpiracji wesprze przyszłe badania. Ponadto przyczyni się także do uprawy topoli w formie SRC na obszarach, na których dostępność wody w glebie ulega sezonowym zmianom, wahając się pomiędzy niedoborem a nadmiarem. Odmiany Bakan i Koster cechują się stosunkowo niewielkim zapotrzebowaniem na wodę i niskim wskaźnikiem transpiracji; doskonale sprawdzą się w delikatnie nawadnianych lub nienawadnianych plantacjach SRC w systemach o niskim poziomie wody. Z kolei na obszarach takich jak często zalewane tereny marginalne, gdzie dostępność wody nie stanowi problemu, genotyp Grimminge może skutecznie osuszyć podtopiony obszar dzięki jej wysokiemu zużyciu (wysokiemu wskaźnikowi transpiracji). Grupa interesariuszy, którzy odniosą korzyści z osiągnięć projektu PHYSIO-POP, obejmuje rolników i przemysł bioenergetyczny. „Zyskają oni dostęp do danych dotyczących zużycia wody nie tylko przez różne genotypy topoli, lecz także na poziomie całej plantacji” – wyjaśnia dr Navarro. Aby upowszechnić rezultaty projektu i opracowane technologie oraz przekazać zgromadzoną wiedzę zwykłym zjadaczom chleba, zespół inicjatywy PHYSIO-POP zorganizował wydarzenia obejmujące oprowadzanie odwiedzających po plantacjach. W ramach projektu powstał również krótki materiał wideo(odnośnik otworzy się w nowym oknie) przedstawiający czujniki wykorzystane w doświadczeniu polowym.
