Pěstování rychle rostoucích dřevin na zemědělské půdě včetně podmínek ochrany přírody

1. Pěstování rychle rostoucích dřevin na zemědělské půdě včetně podmínek ochrany přírody Jan Weger a kol. odd. fytoenergetiky VÚKOZ, v.v.i. Průhonice MENDELU Brno – 31.10.2012

2. Obsah • Rychle rostoucí dřeviny (RRD) a lignocelulozní energetické plodiny • Typy porostů a způsoby pěstování • Sortiment a výběr vhodných pozemků • Ekonomika výmladkových plantáží RRD • Legislativa a omezení ochrany přírody VÚKOZ Průhonice oddělení fytoenergetiky

3. Rychle Rostoucí Dřeviny (RRD) • Vysoká produkce dřeva v první dekádě růstu > 10 m3/ha/rok = 4,5 t(suš.)/ha/rok(lesnické kritérium) > 180 GJ/ha/rok = 10 t(suš.)/ha/rok (fytoenergetické) Další vlastnosti: • Rychlý výškový růst • Snadné a levné rozmnožování • Pařezová výmladnost Sortiment v podmínkách mírného pásma : • topoly, vrby (příp. olše, jasany, břízy nebo pavlovnie, akát) Topol Smrk Věk porostu VÚKOZ Průhonice oddělení fytoenergetiky

4. Rychle Rostoucí Dřeviny (RRD) Produkt (pro energetiku příp. průmysl) Kvalitní štěpka: bez znečištění, 55-30% vlhká, 7,5-12 GJ/t, popel max. 2%, 1000-1200 Kč/t Palivové dřevo, krátké kusové dřevo Dřevařský sortiment do průměru Legislativa na zemědělské půdě : Ochrana přírody (zákon 114/1992 Sb) Ochrana půdy (zákon 337/1992 Sb) Nakládání se sadbou (zákon 219/2003 Sb) VÚKOZ Průhonice oddělení fytoenergetiky

5. Dřevní štěpka jako palivo • Dřevo je tradiční a ověřené palivo - využívá více než 10 000 let a dnes pokrývá 11% energetických potřeb lidstva (někde až 100 %, u nás 2%) • Složení suché fytomasy: C – 46%; O2– 44% a H – 6% + množství dalších prvků (Si, Cl, P, K), ale ne u dendromasy • Výhřevnost suché fytomasy: 17,5 –19,5 MJ/kg, ale obsah vody ji výrazně snižuje např. při 50% = 7 MJ/kg • Emise: minimální S a N, CO2 neutrální, POP? VÚKOZ Průhonice oddělení fytoenergetiky

6. Historie pěstování RRD – od Napoleona k energetice a biorafinériím • 1790: ve Francii vzniká spontánně vynikající kultivar ‘Serotina’ • Meziválečné období – křížení topolů pro papírenský průmysl (USA, Itálie Casale Monferato) – vznik topolových lignikultur • Po 2. světové válce: šíření topolových lignikultur světa jako zdroj suroviny pro papírenský a dřevařský průmysl • Ropná krize (70.léta): dřevo (štěpka) jako alternativní pevné palivo, vznikají výmladkové plantáže vrb (20tis hektarů) • Skleníkový efekt (90.léta): dřevo jako CO2-neutrální palivo a surovina pro výrobu kapalných biopaliv v biorafinériích(Choren – 40tis hektarů výmladkových plantáží) VÚKOZ Průhonice oddělení fytoenergetiky

7. Historie pěstování RRD VÚKOZ Průhonice oddělení fytoenergetiky

8. Cíle SEK 2030 návrh NAPB 2020 (2050) OZE 275 PJ - z toho biomasa 208 PJ - z toho energ.plodiny 162 PJ cca 1 mil ha 689+820 tis ha (OR+TPP) (100% potrav.bezpečnost) z toho RRD 11 PJ cca 60 tis ha80+30 tis ha (1,7 % ZPF) (2,3+0,9 % ZPF) RRD a politika v ČR zemědělská a energetická

9. Rozloha RRD v ČR • od roku 1994 vysazeno cca1250 ha (cca 50ha matečnic) pro energetické využití • Bariéry - vysoká vstupní investice, proměnlivé (žádné) dotacena založení, ochrana přírody a půdy, nedůvěra zemědělců (vůči RRD, odběratelům) Národní dotace na založení Bez dotace Bez dotace (pak SAPS)

10. Energetické plodiny a RRD • 1. generace • Podíl vložené a získané energie = 1 : 1,3 – 2,5 (8 – Brazilský ethanol) • Řepka, Pšenice (a kukuřice), Žitovec (obilnina) • 2. generace • Podíl vložené a získané energie = 1 : 2 – 15 (20) • Topoly, vrby, Energetický šťovík, lesknice rákosovitá, ozdobnice (>150 taxonů) • 3. generace • - Podíl vložené a získané energie = 1 : 36 (? řasy) • GMO řasy nebotopoly VÚKOZ Průhonice oddělení fytoenergetiky

11. Ozdobnice (Miscanthus × giganteus) • Vytrvalá tráva – rostlina typu C4, dobře využívá sluneční energii, vodu, živiny, odolná proti chorobám a škůdcům • biomasa ze zimní sklizně je lepší pro přímé spalování

12. Lesknice rákosovitá (Phalaris arundinacea)stav porostu koncem září a koncem února • domácí vytrvalá tráva – velmi nenáročná plodina • biomasa z letní sklizně využitelná pro výrobu bioplynu a • ze zimní sklizně vhodná pro přímé spalování

13. Schavnat = Rumex OK-2 (energetický šťovík) • vytrvalá dvouděložná plodina, výhodou je brzké dozrávání (VII), • v současné době je využíváno cca 1 000 ha, • nevhodná pro pozemky s vyšší hladinu podzemní vody (× RRD) • pro bioplyn příp. spalování

14. 2. Typy porostů a způsoby pěstování RRD VÚKOZ Průhonice oddělení fytoenergetiky

15. Lignikultury (Popiocultura, Arboriculture) Sortiment: topoly (P. x euroamericana) Hustota: 320 ks / ha Obmýtí: 15-20 let Počet sklizní: 1 x Životnost: = obmýtí Produkt: vláknina, dýha Celkem je pěstováno > 8,05 mil ha topolových a vrbových plantáží(ČLR, IT, FR, TUR, SRN, E) VÚKOZ Průhonice oddělení fytoenergetiky

16. Silvikultury v ČR (na lesní a rekultivované půdě) Sortiment: topoly (x černé, balzámové, osiky) Hustota: 620 ks / ha Obmýtí: 15-20 let Počet sklizní: 1 x Životnost: = obmýtí Produkt: vláknina, sirky V ČR je dnes dle UHUL cca 1100 ha (v 50. letech vysazeno cca 10000 ha VÚKOZ Průhonice oddělení fytoenergetiky

17. Agro-forestry, Silvo-pastorální porosty Sortiment: topoly i vrby Hustota: < 300 ks/ha Obmýtí: 15-20 let Počet sklizní: 1 x Životnost: = obmýtí Produkty: dřevo, potraviny (rostlinné, ovoce, živočišné) VÚKOZ Průhonice oddělení fytoenergetiky

18. Výmladkové plantáže RRD– na štěpku Sortiment: topoly, vrby Hustota: 6-15 tis. ks / ha Obmýtí: 2-6 (10) let Počet sklizní: 3-7x Životnost: 15-25 let Produkt: štěpka, palivo Celkem sepěstuje v EU> 25tis. ha (sever – vrby, jih – topoly) V ČR bylo vysázeno přes 1250 ha (cca 50 ha matečnic) VÚKOZ Průhonice oddělení fytoenergetiky

19. Výmladkové plantáže RRD– na „polénka“ Sortiment: topoly příp. vrby Hustota: 2000-5000 ks / ha Obmýtí: 5-8 let Počet sklizní: 2-4? x Životnost: 15-20let Produkt: palivové dříví VÚKOZ Průhonice oddělení fytoenergetiky

20. 2b. Zásady pěstování výmladkové plantáže k energetickému využití VÚKOZ Průhonice oddělení fytoenergetiky

21. Příprava pozemku (-1.rok) Odplevelení pozemku nebo odstranění travního porostu • na silně zaplevelených pozemcích 2x postřik / rok • Případně postřik před výsadbou (1-3% Roundup) Úprava fyzikálních vlastností půdy (orba) • Orba vždy • Na jílovitých, těžkých půdách hluboká (23 cm) • Na lehkých půdách střední orba Termíny- délka • Podle zaplevelení až celý 1 rok před výsadbou (2x odplevelení a 2x orba ) • Minimálně podzimní příprava půdy (1 x odplevelení a 1x orba ) • Jaro před výsadbou (diskování příp. srovnání pozemku)

22. Hustota výsadby 6 – 12 tis./ha (vhodné pro štěpku) 1,5–2,5 tis./ha (na palivové dřevo příp. štěpku) Typ a kvalita sadby řízky (20-22 cm;ø 0,7-2,5 cm) Pruty (prýty) Řízkovance (jen pro pro lignikultury a OP) Žádné sazenice nebo kořenáče !!! (nejsou vhodné pro RRD) Schéma výsadby řízků jednořádky (m) 0,50 – 0,30 x 1,5 – 3 (topoly) dvojřádky (m) 0,75 x 0,75 x 1,5 (vrby) Termínvýsadby Jarní III – VII Podzimní X-XI Ruční nebo mechanizovaná Vertikální – řízky nebo pruty Horizontální – pruty Výsadba 1-3 cm

23. Intenzivní odplevelování 3-4 měsíce – v řádku (ručně příp. chemicky – nic není povoleno) – v meziřádku (diskování, případně plečkování) pokud je na podzim ujímavost nad 70% a výška stromů 1,5 metru není v příštích letech obvykle potřeba žádné pěstební opatření (kromě sklizně a následného omezení plevelů) Údržba po výsadbě (1.-2. rok) Květen 2010 říjen 2010

24. Pěstování(může být) nízkonákladové a přírodě blízké Smíšená výmladková plantáž (topol a vrba) 1 rok po sklizni má charakter rozptýlené keřové vegetace se silným podrostem rostlin Vrbová výmladková plantáž 3 rok po sklizni se vznikajícím korunovým zápojem má charakter „světlého lesa“ Topolová výmladková plantáž (4. rok růstu - před sklizní) s úplným korunovým zápojem má charakter nízkého listnatého lesa, kde již dochází k účinnému potlačení bylinného patra (plevelů) a např. růstu hub VÚKOZ Průhonice oddělení fytoenergetiky

25. …a je přínosné pro životní prostředí • Zvyšuje biodiverzitu zemědělské krajiny – vytváří tzv.přechodový ekosystém („nízký les“) atraktivní pro různé organismy a rostliny • RRD chladí při dostatku vody efektivně sebe a s postupným zapojováním porostu (2-4 rok) i své okolí (mikroklima) • Biologicky rekultivují půdu a lokalitu (zvyšují humus, dekontaminují)

26. Protieroznía filtrační funkce plantáží RRD • Možno využít k ochraně půd v drahách soustředěného odtoku a kritických povodňových bodech (VÚV, v.v.i.) • Možno využít jako kořenový filtr k odnímání živin z podzemních vod (opatření v rámci GAEC ) VÚKOZ Průhonice oddělení fytoenergetiky

27. Sklizeň – jednofázová, kontinuální(již do 15 cm průměru kmene) Rychlost sklizně: 0,1–0,8 ha/hod Výkonnost: za zimu cca: 350–600 ha

28. Sklizeň vrbových plantáží ve Švédsku Rychlost sklizně: 0,5 ha/hod Za zimu cca: 350–600 ha + zajištění prodeje a dopravy štěpky teplárnám VÚKOZ Průhonice oddělení fytoenergetiky

29. Sklizeň vícefázová (2 až 3-fáze) 1a 3a 3b 1b + 2 VÚKOZ Průhonice oddělení fytoenergetiky

30. Rušení výmladkové plantáže Metoda půdní frézou (velké, produkční pařezy) Délka operace: okamžitě Operace: 1x půd. frézování, 1x bránování Metoda orbou (malé, staré pařezy) Délka operace: 1 zimní období Operace: 2x orba, 1x bránování (odklizení zbytků)

31. 3. Sortiment RRD a výběr pozemkůpro výmladkové plantáže

32. Výběr druhu RRD aneb co je možné pěstovat? • Klony vrb a topolů z domácích sbírek (např. J-105, S-195, S-218, Oxford). Jsou bez právní ochrany vybrané na základě testování VÚKOZ 1994-2008). • Zahraniční registrovanéodrůdy vrb: Tora, Inger, Tordis, Dobkowska, Drago a další • Zahraniční registrovanéodrůdy topolů: AF2, AF6, Monviso, Baldo, Vesten, Suwon a další • Sadbu musí dodat dodavatel s registrací ÚKZÚZ • Založení plantáže a její sortiment musí „odsouhlasit“ ochrana přírody

33. „Japonský topol“ J-105, Max-4 (P. nigra×P. maximowiczii)

34. Klony: Jap-105 (Max-4), Jap-104 (Max-5) Růstové charakteristiky: vysoké keře s 3-5 silnými kmeny – spíše úzký habitus; výmladnost výborná, velmi dobré zakořeňování Stanovištní nároky: široká ekologická amplituda – od vlhkých až do mírně sušších stanovišť v teplých i chladnějších oblastech. Nesnáší trvale zamokřené lokality Očekávaný polní výnos (na příznivých stanovištích): až 13 t (suš.)/ha/rok (v průměru za celou životnost plantáže na vhodných stanovištích) Specifikace využití: nejpoužívanější klony v ČR, okusem trpí málo Rizika a negativa: nepůvodní druh – není možno pěstovat v ZCHÚ; při obmýtí na 2-3 roky nelze sklízet kukuřičnou řezačkou pro tloušťku kmenů

35. Vrba košíkářská S-337, S-310 (Salix vimimalis L.)

36. Klony: S-vimŽil-519, S-vimKos-337, S-vimPek-699, S-vimMoš-310 Růstové charakteristiky: nižší keře s mnoha tenkými kmeny; válcovitý habitus; vynikající výmladnost, výborné zakořeňování, ale mělké kořenění Stanovištní nároky: optimální stanoviště – nepřemokřené nivní louky v teplých i mírně chladnějších oblastech; ne do sušších oblastí Očekávaný výnos: až 11 t(suš.)/ha/rok (v průměru za celou životnost plantáže na vhodných stanovištích) Specifikace využití: výnosové klony vhodné ke slizni kukuřičnou řezačkou (tenké pruty); Rizika a negativa: okusem srnčí zvěří trpí středně, dobře regeneruje

37. Kříženci vrby jívy a košíkářské S-218, S-383Salix caprea×vimimalis (Salix × smithiana Willd )

38. Klony: S-smithF-218, S-smithD-383, S-capwin-704 Růstové charakteristiky: středně nízké keře s mnoha kmeny – až rozkladitý habitus; vynikající výmladnost, horší zakořeňování, Stanovištní nároky: široká ekologická amplituda; optimální stanoviště – nivní louky v teplých i chladnějších oblastech. Vhodné KR: 5–7, 3a HPJ: 14, 29–30, 48–54, 58, 59, 62–76. Očekávaný polní výnos (na příznivých stanovištích): až 15 t (suš.)/ha/rok(v průměru za celou životnost plantáže na vhodných stanovištích) Specifikace využití: výnosové klony a vhodný pro příznivá i pro extrémní stanoviště. Vhodný pro včelí pastvu, Rizika a negativa: trpí okusem zejména srnčí zvěří; rozkladitý habitus může být nevhodný mechanizovanou sklizeň.

39. Topol černý(Populus nigra L. – odrůda ‘Průhonice’)

40. Výběr vhodných pozemkůpro výmladkové plantáže RRD

41. Kde je vhodné RRD pěstovat ?

42. Výnosové mapy on-line • http://geoportal.gov.cz/web/guest/map Postup vyhledání map : • – Mapy (na liště) • - Mapové kompozice (záložka vpravo dole) • – Inspire (vybrat vpravo nad adresáři) • – Energetické zdroje (adresář až dole) • – Výnosové a cenové mapy RRD na orné půdě nebo TTP • (vypnout lesy, ostatní plochy, zapnout automapu) • Zaplout legendu VÚKOZ Průhonice Odbor fytoenergetiky a biodiverzity

43. …nebo „Krajské výnosové (a cenové) mapy RRD“ v publikaci : Havlíčková a kol. (2010): Analýza potenciálu biomasy v ČR, VÚKOZ VÚKOZ Průhonice Odbor fytoenergetiky a biodiverzity

44. 4. Ekonomika pěstování RRD

45. Ekonomický model výmladkové plantáže RRD VÚKOZ Průhonice Odbor fytoenergetiky a biodiverzity • Rozloha plantáže: 5 ha, 10 000 řízků/ha • Sklizeň: speciální mechanizace, (450-500 Kč/t (sur.) • Svozová vzdálenost 10 km • Doba životnosti plantáže: 21 let • Průměrná inflace: 2,5 % • Nominální diskont: 8,65 % • Zahrnut celý životní cyklus (všechny oprávněné náklady) • Vlhkost štěpky 53% a výhřevnost 7,5 - 8 GJ/t VÚKOZ, v.v.i., Průhonice, oddělení fytoenergetiky

46. Ekonomika výmladkové plantáže z pohledu: VÚKOZ Průhonice Odbor fytoenergetiky a biodiverzity

47. Kumulativní průběh hotovostního toku RRD a příjem ze státního dluhopisu (3,5%) Minimální ceny: 107 Kč/GJ, 87 Kč/GJ, 77 Kč/GJ, 5 ha, Náklady na založení porostu 300 000 Kč Státní dluhopis - úroková míra 3,5% p.a. (extrapolace na 20 let, odečtení poplatků) VÚKOZ Průhonice Odbor fytoenergetiky a biodiverzity

48. Struktura výdajů výmladkové plantáže RRD Rizika • Počasí v roce založení porostu • Výběr vhodné lokality a klonu/odrůdy • Obchodní rizika (neuplatnění produkce, cena) • Absence vhodné mechanizace Dobré zprávy • Klesající náklady na výsadbu, sklizeň • Stagnující nebo rostoucí cena štěpky a palivového dřeva VÚKOZ Průhonice oddělení fytoenergetiky

49. 5. Legislativa a pěstování RRD

50. Ochrana přírody a RRDZákon o ochraně přírody a krajiny č. 114/1992 Sb. Hlavní omezení pěstování rychle rostoucích dřevin pro energetické využití § 5 –Obecná ochrana rostlin a živočichů Odst. (4) Záměrné rozšíření geograficky nepůvodního druhu rostliny či živočicha do krajiny je možné jen s povolením orgánu ochrany přírody Odst. (5) Záměrné rozšiřování křížence druhů rostlin či živočichů do krajiny je možné jen povolením orgánů ochrany přírody. Poznámka: Paragraf se týká velké části klonů a odrůd RRD (Japany aj). Ve zvláště chráněných územích (ZCHÚ) je pěstování nepůvodních druhů dle § 16 písm. h) zákona 114/1992 Sb. zakázáno. Výjimku může udělit správa ZCHÚ. Mimo ZCHÚ povoluje OOP pěstování nepůvodního druhu RRD na základě posouzení možných rizik pro ochranu přírody a krajiny -zejména invazní schopnosti a ohrožení významných populací domácích druhů křížením. K rozhodnutí je možno využít "Seznam rostlin vhodných k pěstování za účelem využití biomasy pro energetické účely z pohledu minimalizace rizik pro ochranu přírody a krajiny", který je umístěna na stránkách VÚKOZ, v.v.i. ; VÚKOZ Průhonice Odbor fytoenergetiky a biodiverzity