Rychle rostoucí dřeviny a jejich pěstování pro energetické využití v současné době

Probíhající klimatická změna s kůrovcovou kalamitou, pandemie covid-19 i válečný konflikt na Ukrajině a jeho dopady značně ovlivňují tržní prostředí s fosilními palivy a energiemi v ČR a Evropě. V rámci přizpůsobení se novým skutečnostem se do popředí opět dostávají obnovitelné zdroje energie, které umožňují produkci energií v lokálním kontextu nejen spolehlivě, ale i za příznivé ceny. Jedním z nejvýznamnějších a snad proto i někdy z hlediska pozornosti opomíjeným obnovitelným zdrojem energie v ČR je dřevní biomasa pro přímé spalování, jejíž cílevědomá produkce v hospodářských lesích po staletí patří mezi tradiční obory. Její potenciál je však již do značné míry využit, resp. postupně bude klesat z důvodu zmíněné kalamity a odůvodněných environmentálních omezení. Specifickým odvětvím produkce biomasy, které je u nás zatím využíváno jen omezeně, je pěstování tzv. rychle rostoucích dřevin (RRD) na zemědělské půdě formou výmladkových plantáží. V letošním roce uplynulo 28 let od založení první výmladkové plantáže rychle rostoucích dřevin v České republice a celková rozloha v současnosti dosahuje 3 000 ha. Je tedy možné říci, že se jedná o zavedený způsob produkce biomasy, který může pomoci řešit některé výše uvedené výzvy? V následujícím textu se pokusíme stručně poskytnout aktuální informace o možnostech jejich pěstování.

Stav a perspektiva

Pěstování výmladkových plantáží si v uplynulých 3 dekádách prošlo dynamickou historií (viz graf 1), která ukázala, že se jedná o zemědělský způsob hospodaření, který je nejatraktivnější zejména pro menší pěstitele a vlastníky půdy. Průměrná velikost plantáže se pohybuje mezi 0,8 – 1,8 ha. Kromě několika stovek „plantážníků“ působí na trhu také několik menších a jedna větší firma, které pěstují i větší plochy porostů a současně poskytují ostatním důležité pěstební a sklizňové služby. Zatímco drobní pěstitelé používají dřevo a štěpku z plantáže zejména pro samozásobení a drobný prodej v místě, střední a větší pěstitelé spoléhají na prodej štěpky lokálním a větším teplárnám. Například okolo Plzně, která disponuje největším kotlem na biomasu v ČR (10 MW), vzniklo cca 600 ha plantáží.

Od roku 2015 však pěstební plocha výmladkových plantáží RRD stagnuje, především z důvodu nového legislativního omezení – zákazu jejich pěstování na prvních dvou třídách ochrany ZPF (Novela zákona o ochraně půdy 331/1992 Sb.). Důvody zákazu však byly v aktuálně projednávané novele (2022) přehodnoceny a předkladatel, kterým je Ministerstvo životního prostředí, navrhuje omezení vypustit, což by mohlo umožnit zájemcům v mnoha regionech opět začít pěstovat a využívat mnohostranné výhody výmladkových plantáží. Zejména prokázané environmentální přínosy RRD pro ochranu půdy – ochrana proti erozím, diverzifikace krajiny, zvyšování obsahu humusu a sekvestrace uhlíku v půdě – jsou argumenty prezentované ministerstvem v důvodové zprávě. Například erozně ohrožených pozemků z 1.-2. třídy ochrany ZPF je přes 34 tis. ha (nejvíce Jižní Morava, Kokořínsko, Plzeňsko) z nichž podle našich analýz mají 2/3 příznivé podmínky pro pěstování RRD. 

Také ekonomické parametry a strategické výhody plantáží se v současné době zlepšují a této analýze bychom se rádi věnovali v některém z příštích čísel časopisu CZ Biom.

Přínosy pro půdu a krajinu

Jedním z nejzávažnějších projevů klimatické změny jsou dlouhodobá sucha, která ohrožují mj. i zemědělskou produkci. Právě produkční porosty rychle rostoucích dřevin mají podle našich měření velký vliv na snížení teploty vzduchu (cca 0,5-1 °C/rok, resp. o 5 °C v letních dnech) a posílení malého vodního cyklu, což bylo prokázáno výbornou zasakovací schopností srážek a následnou evapotranspirací do vzduchu v našich pokusech. Z toho hlediska se zdají velmi účinné zejména agrolesnické systémy s výmladkovými pásy, nebo liniemi vysokokmenných RRD, které umožňují kombinování konvenční rostlinné produkce s pásy dřevin na 10 až 15 % pozemku.  

Příznivé mikroklimatické podmínky a nízko-intenzivní (low-cost) agrotechnika plantáží jsou pak důvodem zvýšené druhové rozmanitosti – biodiverzity, a to jak u bio-indikační skupiny brouků čeledi střevlíkovitých (Carabidae), tak i u výskytu ptactva a jiných organismů.

Ověřené odrůdy a spolehlivé výnosy

Základem úspěšného rozvoje pěstování byl v minulosti univerzální topolový klon J-105 (Max-4) označovaný jako japonský topol, který má i nadále vynikající vlastnosti. Kromě klonu J-105 je v nabídce řada dalších klonů a odrůd topolů a vrb. Mezi výsledky šlechtitelské aktivity Výzkumného ústavu Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví, v. v. i. v Průhonicích můžeme uvést například vrbové odrůdy 'Rokyta', 'Stvola', nebo 'Vetla'. Obzvláště odrůda 'Rokyta' poskytuje srovnatelné až vyšší výnosy biomasy ve srovnání s J-105. Za topol je zastoupena nová odrůda 'Kaktu', dobře rostoucí i v podmínkách s nižšími ročními úhrny srážek kolem 500 mm a vyššími průměrnými ročními teplotami okolo 10 °C. Šlechtitelskou činností tak reagujeme výběrem sortimentu rychle rostoucích dřevin na měnící se podmínky klimatu středoevropského prostoru. Pro pěstitele je dnes k dispozici pěstební rajonizace RRD, která mu umožní výběr vhodných pozemků a plánování produkce (výnosy biomasy).

Možnosti a nové směry

Rychle rostoucí dřeviny vysazované pro energetické a materiálové využití se nejčastěji pěstují ve výmladkových plantážích, ale do budoucna mohou najít uplatnění i v moderních agrolesnických systémech (ALS) jejichž podporu připravuje Ministerstvo zemědělství. Agrolesnické systémy ALS kombinují na jednom zemědělském pozemku pěstování stromů se současným pěstováním jednoletých plodin nebo chovem zvířat. Stromy mohou být pěstovány v lineárním uspořádání (aleje, stromořadí) s rozestupy mezi řádky, které umožňují použití (velké) zemědělské mechanizace. Stromořadí mohou obsahovat různé lesní dřeviny zejména cenné listnáče, ovocné druhy nebo různé druhy a typy rychle rostoucích stromů vysokokmenným způsobem. Výmladkově pěstované RRD zatím nejsou podporovanou variantou ALS, ale je možné je zakládat jako „úzké“ výmladkové plantáže. Usilujeme současně, aby v dalších letech bylo možné výmladkové pěstování dřevin začlenit do opatření agrolesnictví. 

Naší vizí do budoucnosti je, že se pěstování rychle rostoucích dřevin stane opět součástí moderních trendů multifunkčního zemědělství, které přispějí k adaptaci na dopady klimatické změny a současně ke zvyšování (energetické) soběstačnosti domů, sídel i celé ČR. Mezi tyto trendy patří snižování energetické náročnosti, lokální produkce a ukládání elektrické energie (PV, AgPV, BPS, mikro-elektro mobilita aj.). Propojení všech těchto pozitivních trendů bude jistě vyžadovat zapojení odborníků a zvyšování znalostí obyvatel na lokální úrovni. K těmto pozitivním trendům rádi přispějeme i našim dílem (viz dále :-).

Výsledky a možnosti využití výzkumu

Výzkumný ústav Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví (VÚKOZ) v Průhonicích se v rámci odboru fytoenergetiky systematicky věnuje problematice výzkumu dřevin na zemědělské půdě již od poloviny 90. let 20. století. Mezi přední témata patřil a patří výběr a šlechtění vhodného sortimentu především topolů a vrb a jejich pěstební rajonizace včetně očekávaných výnosů podle bonitace půd v ČR, dále optimalizace podoby výsadeb a agrotechnických postupů spojených s managementem porostů dřevin na zemědělské půdě a v neposlední řadě i ekonomické posouzení rentability cíleného pěstování a využití biomasy.  

K současným aktivitám patří testování schopnosti adaptace starých i nových odrůd topolů a vrb na podmínky měnícího se klimatu, převážně spojených s poklesem ročních objemů srážek a nárůstem teplot. Dále jsou zkoumány ekologické aspekty a rizika pěstování RRD, vliv na biodiverzitu spojenou s porosty rychle rostoucích dřevin zahrnující například bio-indikační druhy hmyzu či ptactva, protierozní využití pásů dřevin, nebo kombinace dřevin s konvenční zemědělskou výrobou, tzv. agrolesnické systémy.  Do sortimentu zkoušených rostlin patří i nedřevnaté rostliny zastoupené travinou ozdobnicí obrovskou (Miscanthus × giganteus), dříve i trsť rákosovitá (Arundo donax), jež se dají obhospodařovat za účelem sklizně biomasy konvenční zemědělskou mechanizací obvyklou pro pěstování jednoletých zemědělských plodin.

Ve spolupráci s UCEEB/ČVUT testujeme možnosti kombinace pěstování dřevin a zemědělských plodin s fotovoltaickými panely v tzv. agrofotovoltaických systémech včetně využití takto vyrobené energie pro energeticky soběstačné budovy a provozy.

V rámci komerční činnosti odbor fytoenergetiky poskytuje poradenské konzultace k tématu pěstování dřevin na zemědělské půdě, zajišťuje produkci sadby topolů J-105, topolové odrůdy 'Kaktu' a odrůd vrb 'Rokyta', 'Stvola', 'Vetla' a dalších, případně menší množství sadby ozdobnice. Více se dozvíte na našich poradenských stránkách https://www.vukoz.cz/index.php/isoze-domu.

Článek byl publikován v časopisu Biom 3/2022 Pevná biomasa a její potenciál v energetické krizi.

Tweet

Regulace teploty plynových motorů

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky

Kam směřuje české odpadové hospodářství z pohledu prevence jejich vzniku?

Jak získat udržitelnou biomasu