Jan Weger a kol. odbor fytoenergetiky a biodiverzity

Transkript

1 Rychle rostoucí dřeviny pro zemědělské a lesnické využití v podmínkách České republiky Seminář organizován VÚKOZ, v.v.i., VÚLHM, v.v.i. a Topolářskoukomisí České republiky, z.s. za finanční podpory Technologické platformy Rostliny pro budoucnost Ekologické a environmentální aspekty pěstování RRD v krajině přínosy a rizika Jan Weger a kol. odbor fytoenergetiky a biodiverzity VÚKOZ, v.v.i. Průhonice Výzkumný ústav Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví, v.v.i., Průhonice října 2017, a VS Kunovice VÚLHMsy

2 : let od založení Odbor fytoenergetiky a biodiverzity (od roku 1996 resp. 2000) 1) Výzkum genofondu dřevin (a travin) pro cílenou produkci biomasy na zemědělské půdě 2) Výzkum porostů energetických plodin zejm. vliv na půdu, biodiverzitu a krajinu 3) Ekonomické hodnocení produkce biomasy RRD k energetickému (agrolesnickému) využití 4) Analýzy potenciálu (GIS) biomasy ve standardních a krizových podmínkách

3 Obsah Přínosy pěstování RRD RRD a klima, hydrologie RRD a biodiverzita RRD a zemědělská půda, její ochrana RRD a diverzita krajiny RRD a agrolesnictví, multifunkční porosty Rizika pěstování RRD Křížení s domácími druhy Invazivní chování oddělení fytoenergetiky

4 VP RRD a jejich ekologické přínosy 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 Odbor fytoenergetiky a biodiverzity

5 VP RRD a klima Chlazení krajiny:se zapojováním porostu chladí při dostatku vody efektivně sebe a i své okolí (půdu): snižování maximálních denních teplot přízemního vzduchu a povrchu půdy veslunečných a teplých dnech o 4 až 5 ºC, je-li kdispozici voda vpůdě. Více chladí v nížinách

6 VP RRD a klima II Zmakroklimatického a hydrologického hlediska: RRD na TTP: jedná o neutrální změnu porostu. Velkoplošné výsadby plantáží RRD na místě travních porostů nebudou mít pozorovatelný vliv na teplotu krajiny ani na hydrologický koloběh. Nebudou způsobovat vznik půdního sucha a redukci odtoku vody z krajiny. RRD na orné půdě působí jako ochrana proti extrémním klimatickým jevům např. povodním a klimatickému suchu (vedru); zadržují vodu a posilují malý vodní cyklus.

7 RRD a biodiverzita (v zemědělské krajině) Zvyšuje biodiverzitu zemědělské krajiny (3x více než OP) Vytváří tzv. přechodový ekosystém selský les atraktivní pro různé organismy a rostliny (včely, bažanty, pěvce,houby) Důležitou roli hraje střídání věku a struktury porostu dle délky obmýtí a sponu rostlin, intenzity agrotechniky Pro rychlost pronikání nových organismů do RRD je důležitá vzdálenost jiných přírodních biotopů od plantáže RRD. V intenzivně obhospodařované krajině působí jako refugium pro mnoho živočichů.

8 RRD a biodiverzita II možnosti zvyšování 1. Pěstování smíšených plantáží topolů a vrb se ukázalo jako reálná a výnosově srovnatelná alternativa monokultur RRD 2. Použití nových odrůd a klonů domácích druhůtopolů vrb např. topol černý, vrba Smithova a červenavá 3. Extenzivní manipulační travní pásy a výsadby opláštění okolo VP RRD Vrba Smithova Vrba červenavá Japonský topol oddělení fytoenergetiky

9 RRD a zemědělská půda Zvyšují obsah humusu v ornici o 0,05% C ox /r (1%/20let = seqestrace C) Nevyčerpávají zemědělskou půdu: živiny čerpají i z podorničí a vracejí významnou část v listovém opadu (až 80 kg N/rok); Dohnojování obvykle 2-3x za celou životnost relativně nízkými dávkami (30-60 N kg/ha, NPK) Půda je nezhutnělá mechanizací, schopná plošně pojmout srážky oddělení fytoenergetiky

10 RRD a zemědělská půda II: změny živin po 10. letech (Michovka; mg/kg) Michovka A ornice Michovka A podorniččí Michovka B ornice Michovka B podorniččí Michovka C ornice Michovka C podorniččí Vápník (mg/kg) Fosfor Hořčík (mg/kg) Michovka A ornice Michovka A podorniččí Michovka B ornice Michovka B podorniččí Michovka C ornice Michovka C podorniččí Draslík Michovka A ornice Michovka A podorniččí Michovka B ornice Michovka B podorniččí Michovka C ornice Michovka C podorniččí oddělení fytoenergetiky

11 RRD a vodní zdroje Odnímání přebytečných živin kořeny v orniční i podorniční vrstvě, snižují jejich pronikání do vodních toků a vracejí jejich významnou část do půdy v listovém opadu (až 80 kg N/rok); Zasťiňujímalé vodní toky a snižují jejich přehřívání ochrana ryb a kvality vody oddělení fytoenergetiky

12 RRD a diverzita krajiny VP RRD mají převážně shodný efekt na diverzitu krajiny jako jiné typy porostů dřevin. Ve srovnání s ornou půdou vykazují porosty RRD výrazně lepší charakteristiky struktury krajiny oddělení fytoenergetiky

13 Bylinná společenstva VP RRD vegetaci plantáží rychle rostoucích dřevin tvoří značně ochuzená společenstva, klasifikovatelná pouze na třídní úrovni (Galio-Urticetea a Chenopodietea-Secalietea) délka obmýtí výrazně ovlivňuje druhové složení a dynamiku vegetace v podrostu plantáží 3,5 a 3,0 a Diverzita 2,5 2,0 1,5 b Obmýtí (roky) Druhová diverzita vegetace na plochách plantáže s různou dobou obmýtí v první vegetační sezóně po sklizni.

14 Rizika pěstování RRD Křížení s domácími druhy Invazivní chování Negativní vliv na půdu? oddělení fytoenergetiky

15 Hodnocení nebezpečí genetického narušení původního druhu Populus nigra hybridními klony Určení doletových vzdáleností celkem analyzováno 1291 semenáčů identifikace obou rodičů možná u 67 % semenáčů (865 ks) pyl dolétával do vzdálenosti m oddělení fytoenergetiky

16 Výběr klonů domácích druhů RRD pro výsadby do zvlášť chráněných území (a i jinam) Parametry odrůd vhodnou pro kultury s krátkou dobou obmýtí s parametry blížícími se odrůdám mezidruhových hybridů vhodné pro pěstování mimo hlavní zemědělské oblasti Odrůdy Nové odrůdy domácích topolů černých Populus nigra Pruhonice, Herkules, Smilkov, Nové odrůdy domácích vrb ( ): Rokyta, Vetla, Stvola,

17 Monitoring porostů vybraných plodin z hlediska rizik jejich invazního chování sledovány: schavnat (energetický šťovík), ozdobnice a pavlovnie monitoring porostů (u šťovíku 1, u ozdobnic 2), záznam zplanělých jedinců, sledování fertility, testování klíčivosti semen, analýza ploidie (jen u ozdobnic) zjištěn spontánní výskyt semenáčů mimo kontrolní plochy u obou vybraných plodin (Potvrzení generativního šíření) v přírodních podmínkách České republiky Vyřazení ozdobnice čínské (Miscanthus chinensis) ze Seznamu VUKOZ/MZP u ozdobnic doporučení k pěstování triploidních klonů M. giganteus (nejnižší riziko) Testování 2 odrůd Pavlovnií probíhá v pokusu na Michovkách; zatím pravidelně zmrzá, kvetení začalo ve 3 roce, zatím plody nedozrávají, výskyt kořenových výmladků oddělení fytoenergetiky

18 Seznam VÚKOZ/MŽP ukázka "Seznam rostlin vhodných k pěstování za účelem využití biomasy pro energ. účely z pohledu minimalizace rizik pro ochranu přírody a krajiny", Vědecký název Český název Číslo klonu jméno odrůdy Populus canadensis Moench 'AF2' Populus maximowiczii Henry P. berolinensis K.Koch 'Oxford' Populus nigra L. 'Průhonice' Populus nigra L. P. maximowiczii Henry 'Maxvier' topol kanadský 'AF2' topol kříženec 'Oxford' topol černý 'Průhonice' topol kříženec 'Maxvier' Pohlav í klonu Rostliny vyžadující souhlas OOP (nepůvodní druhy) Rostliny nevyžadující souhlas OOP Podmínky, za kterých lze povolit pěstování 'AF2' * Pouze mimo ZCHÚ 1) P-494; 'Oxford' * Pouze mimo ZCHÚ 'Průhonice' * J-105 (Max-4) * Pouze mimo ZCHÚ Salix alba L. vrba bílá S-117 * Salix viminalis L. vrba košíkářská S-337 * Salix viminalis L. Dobkowska Salix viminalis L. Gabčíkovo vrba košíkářská Dobkowska vrba košíkářská Gabčíkovo Dobkowska * Gabčíkovo * Salix rubens Schrank vrba červenavá S-195 * Salix smithiana Willd. vrba Smithova S-218 * Rozšiřující podmínky pěstování: 1) Pěstování klonu je možné povolit pouze při dodržení maximální délky obmýtí všech jedinců v porostu 5 let (do ) v každém sklizňovém cyklu (obmýtí), čímž dojde k zamezení nebo minimalizaci tvorby květů.

19 Poděkování VÚKOZ., 1. Benetka Vojtěch Ing. CSc., Bendíková Lucia, Bc., Bubeník Jaroslav, Bc., Havlíčková Kamila Ing. Ph.D., Hrubá Tereza Ing., Jech David Ing., Kašparová Lenka Bc., Kloudová Kateřina Ing., Kozlíková Kateřina Ing., Křivánek Martin, Mgr., Lukášová Miroslava Ing Mertelík Josef Ing. CSc., Mrázková Marcela Ing., Pilařová Petra Ing., Pospíšková Markéta Mgr., Severa Michal Mgr., Skaloš Jan Ing. Ph.D., Tkaczyková-Hyhlíková Marta Mgr., Vlasák Petr Ing., Vrátný Filip Ing., Zánová-Rudišová Ivana Mgr ÚH AVČR BÚ AVČR / VUKOZ, v.v.i. Šír Miroslav, Ing. Mgr. Martin Křivánek Pěstitelé energetických plodin V. Novotný, Bartošovi, Nešporovi, K. Lukáš, K. Malhaus, a mnozí další Garanti a oponenti Ing. Jiří Jiránek, RNDr.O. Syrovátka, Ing. J. Chvátalová, RNDr. Z. Lipavský, Doc. Ivo Tábor

20 Děkuji za pozornost S. Lolek, Letní krajina, 1897 Tento dokument byl připraven za přispění Dotačního programu Ministerstva zemědělství Podpora českých technologických platforem

21 Vybraná literatura k tématu Benetka, V., Černý, K., Pilařová, P., Kozlíková, K. (2011): Effect of Melampsora larici-populinaon growth and biomass yield of eight clones of Populus nigra. Journal of Forest Science. Benetka, V., Vacková, K., Bartáková, I., Popísková, M., and Rasl, M. (2002).: Introgression in black poplar (Populus nigra L. ssp. P. nigra) and its transmission. Journal of Forest Science 48: Havlíčková, K., Rudišová, I. (2011): A Short Rotation Coppice of fast-growing trees, thein landscape aspects and biodiverzity Ekológia (Bratislava) Vol. 30, No. 1, p , Havlíčková K., Kašparová, L., Rudišová, I. (2009): Vliv opláštění na biodiverzitu ve výmladkové plantáži rychle rostoucích dřevin, Acta Průhoniciana 92: Havlíčková, K., Kašparová, L., (2010): Sledování změn diverzity čeledi Carabidae ve výmladkové plantáži rychle rostoucích dřevin na lokalitě Peklov. Acta Pruhoniciana, 96: ISBN Havlíčková, K., Rudišová, I. (2008): Rychle rostoucí dřeviny v zemědělské krajině a jejich biodiverzita Acta Pruhoniciana 89, s , Hejný, S., Slavík, B. [eds.] (1990): Květena České republiky, svazek 2 Academia, Praha. Lukášová, M., Weger, J. (2009): Možnosti genetické identifikace klonů a kříženců topolu Simonova, čeného, bavlníkového a Maximovičova (Populus simonii, P. nigra, P. deltoides, P. maximowiczii) metodou simple sequence repeat. Acta Pruhoniciana. 92: Njakou Djomo S, Ac A, Zenone T, De Groote T, Bergante S, Facciotto G, Sixto H, Ciria Ciria P, Weger J, Ceulemans R, (2015): Energy performances of intensive and extensive short rotation cropping systems for woody biomass production in the EU. Renew Sustain Energy Rev 2015;41: Skaloš, J., Bendíková, L. (2009): Analýza vlivu výsadeb rychle rostoucích dřevin na strukturu krajiny -návrh metody s využitím starých map a leteckých snímků. Acta Pruhoniciana, 92: Šír M., Weger J., Vondrka A. (2009): Klimatická účinnost porostů rychle rostoucích dřevin v krajině, Acta Pruhoniciana 92: Křivánek, M. (2006): Biologické invaze a možnosti jejich předpovědi (Predikční modely pro stanovení invazního potenciálu vyšších rostlin). Acta Pruhoniciana, č. 84, 73 s. Kubát, K., Hrouda, L., Chrtek, J. jun., Kaplan, Z., Kirschner, J. & Štěpánek, J. [eds.] (2002): Klíč ke květeně České republiky. Academia, Praha. Pospíšková, M., I. Šálková (2006): Population structure and parentage analysis of black poplar along the Morava River. Canadian Journal of forest Research 36: Vačkář, D. a kol.: Ukazatele změn biodiverzity. Praha : Academia, 2005, 298 s Vanden Broeck, A. et al (2006): Paternity analysis of Populus nigral. offspring in a Belgian plantation of native and exotic poplars Ann. For. Sci. 63 (2006) Vorel, I., Bukáček, R., Matějka, P., Culek, M., Sklenička, P. (2004): Metodický postup Posouzení vlivu navrhované stavby, činnosti nebo změny využití území na krajinný ráz. Nakladatelství Naděžda Skleničková, Praha Weger J., Bubeník J. (2010): První výsledky hodnocení smíšené výmladkové plantáže topolů a vrb Acta Pruhoniciana 96: 27 36, ISBN Weger J. a kol. (2011) Metodika posuzování projektů na založení porostů rychle rostoucích dřevin kenergetickému využití zhlediska biodiverzity, ochrany přírody a krajiny. Protokol o certifikaci metodiky MŽP ČR - číslo jednací ENV-11. Datum schválení metodiky Weger J, Vávrová K, Kašparová L, Bubeník J, Komárek A. The influence of rotation length on the biomass production and diversity of ground beetles (Carabidae) in poplar short rotation coppice. Biomass Bioenerg 2013;54: Weger, J., Bubeník, J., (2012): Výsledky sledování vybraných půdních charakteristik v pokusech rychle rostoucích dřevin testovaných pro energetické využití (Observation results of selected soil characteristics in experimental plantations of fast-growing trees tested for energy utilization). Acta Pruhoniciana, vol. 102, p Weger, J. a kol. (2011): Biodiverzita a energetické plodiny 150 s. ms. [Závěr. zpráva výzkumného projektu MŠMT č.2b06132; depon. in: Knih.VÚKOZ, Průhonice]. oddělení fytoenergetiky