Produkční a energetické parametry plantáží rychle rostoucích dřevin

Transkript

1 Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy Produkční a energetické parametry plantáží rychle rostoucích dřevin Diplomová práce Vedoucí práce: Ing. Martin Fajman, Ph.D. Brno 2013 Vypracovala: Bc. Janina Heczková

2 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Produkční a energetické parametry plantáží rychle rostoucích dřevin vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. dne. podpis diplomanta.

3 PODĚKOVÁNÍ Chtěla bych poděkovat vedoucímu své diplomové práce panu Ing. Martinu Fajmanovi, Ph.D. za vedení této práce, za odborné připomínky, konzultace a vždy ochotný a vstřícný přístup. Dále bych chtěla poděkovat panu Ing. Miroslavu Trnkovi, CSc. za poskytnutí potřebných materiálů a konzultaci. Poděkování patří také mým rodičům, partnerovi a kamarádům za jejich podporu během studia. Práce byla zpracována s podporou Výzkumného záměru č. MSM Biologické a technologické aspekty udržitelnosti řízených ekosystémů a jejich adaptace na změnu klimatu uděleného Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy České republiky.

4 ABSTRAKT Tato diplomová práce se zabývá rychle rostoucími dřevinami. Jsou zde popsány vhodné druhy pro pěstování v podmínkách České republiky. Jedná se o topoly (Populus sp.) a vrby (Salix sp.). Dále jsou v práci rozebrány způsoby pěstování od založení plantáže až po její likvidaci, sledování produkčních parametrů, odhad výnosů pomocí alometrických veličin. Práce je zaměřena také na energetické toky, které probíhají na plantáži a částečně na ekonomické zhodnocení pěstování. Je zde zohledněn i vliv na krajinu. Praktická část práce je zaměřena na odhad energetické bilance porostů na topolových plantážích, zejména pro první obmýtí. Pro odhad energetické bilance byl použit ověřený agrotechnický postup z praktického sledování. Klíčová slova: energetické toky, energetická bilance, plantáž rychle rostoucích dřevin, rychle rostoucí dřeviny, topol ABSTRACT This thesis deals with fast growing trees. There are described those varieties and clones, which are suitable for cultivation in the Czech Republic, like poplars (Populus sp.) and willows (Salix sp.). Further, there are cultivation methods discussed, since the establishment of the plantation until its liquidation in this thesis. It also explains monitoring of production parameters and estimates revenues through alometric variables. Theoretical part finally focuses on energy flows that take place on the plantation and partly on economical evaluation. The influence on the countryside is also taken into account. Practical part of the thesis estimates the energy balance on poplar plantations, especially for the first rotation. Proven agro-technical practises from practical observation were used to estimate the energy balance. Keywords: energy flows, energy balance, plantations of fast growing species, fast growing species, poplar

5 OBSAH 1 ÚVOD CÍL PRÁCE LITERÁRNÍ PŘEHLED Rychle rostoucí dřeviny Topoly Vrby Vhodné dřeviny pro výmladkové plantáže Způsoby pěstování Topoly Vrby Výnos Pěstování na výmladkových plantážích RRD Výběr stanoviště Příprava pozemku a sazenic před výsadbou Zakládání porostu Údržba a pěstování v dalších letech po výsadbě Sklizeň biomasy Rušení plantáže a návrat pozemku původnímu využití Využití dřevní hmoty RRD Vliv plantáže na krajinu Podporované zdroje energie Produkční parametry dřevin Měření výšky Měření tloušťky Indikátory služeb Energetická a ekonomická náročnost výmladkových plantáží Náklady na produkci štěpky Metoda LCA Energetické toky Energetická náročnost MATERIÁL A METODY Lokalita... 39

6 4.2 Klony Odhad výnosu Energetická náročnost VÝSLEDKY A DISKUSE Odhad výnosů pomocí alometrických veličin Zhodnocení vhodnosti modelu alometrie Energetická bilance Zhodnocení energetické bilance ZÁVĚR PŘEHLED POUŽITÉ LITERATURY SEZNAM OBRÁZKŮ PŘÍLOHY... 64

7 1 ÚVOD V České republice, ale také v celém světě, dochází k nárůstu spotřeby energií. Možné vyčerpání zásob fosilních zdrojů v budoucnu je tedy znepokojující. Pro výrobu elektřiny a tepelné energie lze jako alternativu využít obnovitelné zdroje energie, přičemž jednou z možných oblastí je biomasa plodin a dřevin. Pokud by se snížila spotřeba fosilních paliv, nebo by byl alespoň omezen růst této spotřeby, došlo by v atmosféře Země ke snížení koncentrace CO 2. Snížením této koncentrace by se zastavilo zesilování tzv. skleníkového efektu, díky kterému v současnosti pravděpodobně dochází k oteplování Země (Nikl a kol., 2012; Drlíková a kol., 2008). Biomasou se rozumí veškerá hmota organického původu (rostlinného nebo živočišného původu). Pro energetické využití se jedná především o dřevo a dřevní odpad, popřípadě jiné rostliny, které jsou vhodné pro spalování (například zemědělské produkty, jejich zbytky či energetické rostliny pěstované cíleně) (Celjak a Boháč, 2008). Energie získána z biomasy má schopnost akumulovat sluneční záření v podobě chemické energie a tuto energii lze využít i v době, kdy nedochází k přímému slunečnímu svitu. To patří bezpochyby mezi výhody v porovnání s jinými obnovitelnými zdroji, které získávají energii ze Slunce (například fotovoltaické systémy), které tuto schopnost nemají. Biomasa tvoří v podmínkách České republiky největší dostupný potenciál obnovitelných zdrojů energie. Ideálními vlastnostmi energetických plodin je robustnost jedinců a vysoký výnos sušiny nebo organické hmoty. Vhodné je, aby byl vysoký výnos dosažen v krátké době a s minimálním použitím agrotechnických zásahů. Pokud jsou minimalizovány tyto zásahy, dochází k menším cenám výsledného produktu a také k lepší energetické bilanci. Jako vhodné plodiny se ukázaly rostliny vytrvalé, které zůstávají na pozemku více let, jako jsou například rychle rostoucí dřeviny (Žalud a kol., 2009). Mírné klimatické pásmo vytváří příznivé podmínky pro výmladkové plantáže a v ČR jsou pěstovány zejména topoly (Populus sp.) a vrby (Salix sp.). Porosty těchto dřevin lze opakovaně sklízet ve velmi krátkém obmýtí. V porovnání s fosilními palivy má biomasa z dřevin z environmentálního pohledu výhody v podobě vyrovnané bilance CO 2, menšího množství emisí a lehké biologické odbouratelnosti. Po technické stránce je poměrně stále dostupná, jednoduše skladovatelná a energeticky stabilní oproti jiným obnovitelným zdrojům energie. Využívání biomasy z energetických plantáží je v ČR poměrně mladým způsobem 8

8 získávání energie. Dle státní energetické koncepce se v roce 2030 předpokládá pokrytí obnovitelných zdrojů energie ve výši 15,75% primárních zdrojů energie. Biomasa má tvořit v tomto nárůstu 80%. Plocha výmladkových plantáží by měla dosahovat až ha (Nikl a kol., 2012). Tvar a vzhled plantáže by měl být zvolen tak, aby zde bylo možno jednoduše provádět údržbu po dobu růstu porostu a následně i sklizeň. Energetické plantáže také v některých případech mohou tvořit část biokoridorů, které spojují biocentra a tím umožňují pohyb organismů v propojeném úseku krajiny. Je vhodné, aby plantáž byla součástí přirozené krajiny (Celjak a Boháč, 2008). 9

9 2 CÍL PRÁCE Cílem práce bylo zpracovat přehled vhodných druhů a klonů dřevin a pěstebních technologií plantáží rychle rostoucích dřevin, sestavit přehled metod stanovení produkčních parametrů plantáží RRD. Dále navrhnout a zpracovat metodický přístup ke stanovení odhadu energetické bilance plantáže v podmínkách konkrétní lokality a zhodnotit vybrané parametry při použití dané mechanizace a za určitých podmínek. 10

10 3 LITERÁRNÍ PŘEHLED 3.1 Rychle rostoucí dřeviny Pro dobré výnosy z energetické plantáže je základním požadavkem správný výběr dřeviny. Z rychle rostoucích dřevin se v podmínkách České republiky pěstují topoly a vrby. Z toho jsou ve větší míře využívány topoly. Ostatní dřeviny s rychlým růstem, jako jsou například olše, líska, akát, jilm, pajasan a další, jsou u nás dosud nevyužity pro intenzivní pěstování. Dle výsledků dlouhodobých pokusů prováděných Výzkumným ústavem Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví, veřejná výzkumná instituce je výnos nejvíce ovlivněn volbou stanoviště a až následně výběrem vhodné dřeviny (Weger, 2011). Rychle rostoucí dřevinou se rozumí taková dřevina, která je schopna dosahovat poměrně vysokého výnosu dřevní hmoty za relativně krátkou dobu (Drlíková a kol., 2008). Ve středoevropských podmínkách se rychle rostoucími dřevinami označují ty, u kterých roční objemová produkce přesahuje 10 m 3 na hektar (Trenčiansky a kol., 2007). Roční výškový přírůst by měl být v prvním roce více jak 0,5 m a v následujících letech větší než 1 m (Valeriánová, 2010) Topoly (Populus L.) Rod Populus patří do čeledi vrbovité. Přirozeně se vyskytují na severní polokouli. Jejich výskyt je poměrně dosti rozšířen. Lze je najít jak v teplejších lokalitách (tropické oblasti), tak na severní hranici lesa. Jako domácí dřeviny se v ČR vyskytují topol černý (Populus nigra), topol bílý (Populus alba) a topol osika (Populus tremula) (Čížek, 2007). Vhodná stanoviště pro topoly z hlediska vodního režimu jsou taková, kde se podzemní voda nachází v hloubce 0,6 1 m (Kovářová a kol., 2002). Topoly patří k opadavým dřevinám. Jedná se o rostliny dvoudomé s jednoduchými listy, které jsou střídavě postavené, členěné nebo celistvé. Řapík je dlouhý. Mají květy jednopohlavné, v nících jehnědách. Plodem je tobolka s 2 4 chlopněmi (Horáček, 2007). Jsou charakteristické svou variabilitou a schopností vzájemného křížení. Vytváří mnoho poddruhů, odrůd a kultivarů. Dřevo topolů se vyznačuje lehkostí. Je světlé, měkké, ohebné a lze jej snadno štípat. V současnosti se využívá převážně v řezbářství 11

11 a jako palivo. Kultivary hlavně topolu černého jsou vysazovány jako ochranná stromořadí kolem hřišť, hospodářských budov, cest, továren, vodotečí atd. (Cejlak, 2010). Dřeviny z rodu Populus se řadí do 5 sekcí. Sekce Turanga a Leucoides se v podmínkách České republiky nevyskytují, vyžaduji totiž teplejší podnebí. V našich podmínkách se pro plantáže využívají topoly ze sekce Leuce, Aigeiros a Tacamahaca (Čížek, 2007). Nejčastějšími topoly pěstovanými v ČR jsou topoly černé (sekce Aigeiros). Topol černý (P. nigra) se v přírodě vyskytuje až do nadmořské výšky 600 m. Vyznačuje se velmi dobrou výmladkovou schopností na pařezu i na kmeni. Vyhovují mu světlomilná stanoviště. Pro pěstování v intenzivních kulturách je vhodný řidší spon, než se běžně používá. Vhodnější pro energetické plantáže jsou jeho kříženci. Jedná se o hybridní kultivary P. euroamericana (kříženci P. deltoides P. nigra a P. angulata P. nigra), které jsou ze sekce topolů černých nejrozšířenější. Dále zde patří P. canadensis, což je kříženec P. deltoides P. nigra. Tyto topoly jsou určeny do nížinných oblastí, kde dosahují vyšších výnosů než v podhorských oblastech (Čížek, 2007; Úradníček a kol., 2009). Do topolů bílých (sekce Leuce) patří domácí topol bílý (P. alba) a topol osika (P. tremula). Topol bílý je vhodný do nížin. Snáší zasolení. Topol osika je dřevinou odolnou, není poškozován mrazy. Roste jak v nížinách, tak ve vyšších polohách. Pro intenzivní pěstování ve vyšších polohách je vhodná hlubší půda, kde je stanoviště chráněno proti větru. Z kříženců, které jsou pro energetické plantáže vhodnější (vykazují větší výnosy a rychlejší růst), se ze sekce Leuce využívá kříženec P. tremula a P. tremuloides a dále také P x canescens. Všechny topoly z této sekce jsou světlomilnými rostlinami a odolávají znečištění ovzduší (Čížek, 2007; Úradníček a kol., 2009). Do sekce Tacamahaca (topoly balzámové) se řadí druh P. trichocarpa a kříženci P. maximowiczii a P. trichocarpa. Nejsou náročné na stanoviště. Balzámové topoly rostou obecně ve vyšších nebo severnějších polohách, ale vyskytují se také v teplejších oblastech. Pro intenzivní pěstování jsou vhodnější topoly teplejších oblastí (Čížek, 2007). 12

12 3.1.2 Vrby (Salix) Tyto dřeviny rovněž řadíme k rychle rostoucím dřevinám. Patří do čeledi vrbovité. Mají střídavé, řapíkaté nebo přisedlé listy a dobře vyvinuté palisty. Jedná se o rostliny dvoudomé, opadavé. Vytvářejí květy v podobě jednopohlavných jehněd a plody jsou tobolky. Tobolky mají uvnitř 2 32 semen. Jsou to rostliny vlhkomilné, snáší zamokření. Dřevo je měkké, lehké, větve poměrně křehké. Mají velmi vysokou obrůstací schopnost. U některých druhů je zjištěna větší náchylnost k chorobám a napadání škůdci. Vrby preferují slunná stanoviště. Na vlhčích kamenitých půdách v chladnějších oblastech rostou zakrslí jedinci. Půdy sušší preferují druhy s listy po obou stranách plsnatými. Vrby mohou vytvářet stromové, keřové nebo keříčkové formy (Horáček, 2007; Drlíková a kol., 2008). Vrby se vyznačují velmi dobrou schopností křížit se. Jako dřeviny vhodné pro intenzivní kultury jsou vrba bílá (Salix alba), vrba košíkářská (Salix viminalis), vrba jíva (Salix caprea), vrba lýkovcová (Salix daphnoides) a jejich kříženci. Vrba bílá má vynikající kmenovou i pařezovou výmladnost. Roste ve formě stromu. Je odolná vůči dlouhotrvajícím záplavám. Její dřevo je kvalitou srovnatelné se dřevem topolovým. Vrba košíkářská vytváří nejčastěji keř. Rovněž odolává záplavám. Je vhodná na vlhčí stanoviště. Může být poškozována mrazy. Má dobrou regenerační schopnost. Vrba jíva roste ve formě stromu nebo keře. Vyskytuje se na lokalitách po celé ČR. Jako jediná vrba preferuje sušší stanoviště (Úradníček a kol., 2009) Vhodné dřeviny pro výmladkové plantáže Seznam dřevin, které jsou vhodné k pěstování pro zakládání výmladkových plantáží pro energetické využití potenciálně vhodných zejména z hledisek k jejich původnosti a rizik invazního šíření, je uveden v přílohách v tabulce 5. Obsahuje 28 klonů topolů a 30 klonů vrb. Tento seznam byl aktualizován v březnu roku Pěstování klonů P-264 (topol kanadský 'NL-B-132b'), 'AF2' (topol kanadský 'AF2'), 'AF8' (topol vznešený 'AF8'), 'AF6' (topol vznešený 'AF6') a 'Monviso' (topol vznešený 'Monviso') lze povolit pouze, pokud je dodržena maximální délka obmýtí všech jedinců v porostu 5 let (do 31.3.),v každém sklizňovém cyklu (obmýtí). Tím se zamezí nebo minimalizuje tvorba květů. Kontrola se provádí dle počtu přeslenů, případně letokruhů na pařezu (VÚKOZ, 2011). 13

13 Většina dřevin, která se používá na energetických plantážích, jsou kříženci a nejedná se o původní druhy rostlin České republiky. Podle zákona 114/1992 Sb. o ochraně přírody a krajiny, ve znění pozdějších předpisů, je pro vysázení nepůvodních druhů nutný souhlas orgánů ochrany přírody. Povolení se nemusí vydávat pouze v některých případech, například pokud se hospodaří podle schváleného LHP apod. Druhy autochtonní lze vysazovat i ve zvláště chráněných územích a jejich zónách. Pěstování nepůvodních druhů rostlin obecně může nepříznivě ovlivnit biologickou rozmanitost dané lokality. Snižování druhové rozmanitosti je v současné době závažným problémem. Jedním z důvodu je šíření invazních nepůvodních druhů, ty vytlačují druhy původní. Je proto třeba regulovat introdukci těchto druhů. Pokud je tedy pěstování povoleno příslušným orgánem ochrany přírody, je třeba zajistit, aby se rostliny dále nešířily a neohrožovaly biodiverzitu pomocí preventivních opatření a dbát na předběžnou opatrnost (Doležalová, 2011). 3.2 Způsoby pěstování Topoly Topoly se již dvě století pěstují intenzivním způsobem. V současnosti, kdy je toto dřevo vhodným obnovitelným zdrojem, se rozvíjí pěstování topolů především jako výmladkové plantáže. Topoly lze intenzivně pěstovat několika způsoby, které dělíme do čtyř kategorií podle doby obmýtí (Čížek, 2010). Nejdéle pěstovanými topoly intenzivním způsobem jsou silvikultury. Zde je doba obmýtí let. Pěstování delší dobu, než je uvedeno, není žádoucí z hlediska kvality výsledného dřeva. Starší stromy jsou náchylnější k napadení houbovými chorobami. V současnosti se však běžně porosty ponechávají i přes 30 let. Spon se pohybuje od 3 3 m do 5 5 m. Kulatina získaná ze silvikultur se využívá pro různé účely. Například dřevo osiky nachází uplatnění v sirkárenském či dýhárenském průmyslu (Čížek, 2010). Pokud jsou dřeviny pěstovány v rozmezí let, jedná se o lignikultury. Sazenice se vysazují ve sponu 6 6 m nebo větším. V lignikulturách je kladen důraz na kvalitu, kdy je následně dřevo využito na pilařské výřezy a výrobu dýh v nábytkářství. Dřevní hmota, která zbyde, se zpracovává na štěpku (Čížek a Čížková, 2004; Čížek, 2010). 14

14 Třetím způsobem pěstování je tzv. short rotation neboli intenzivní topolové kultury určené pro výrobu celulózy. Jsou to speciální kultury s krátkou dobou obmýtí, která se pohybuje kolem 10 let, ne však déle než 15 let. Spon je 4 2 m, 3 3 m či 3,5 3 m. Jelikož se jedná o hustší spon, měl by se zvolit vhodný kultivar dřeviny s užší korunou (například 'NL-B-132b'). Výsledným produktem je dřevo určené k produkci vlákniny nebo suroviny na výrobu dřevotřískových a dřevovláknitých desek (Čížek, 2010). U výmladkových plantáží, které se také označují jako minirotation, se vysazují sazenice do jednořádků se sponem (0,5 0,3 m) x (1,5 3 m mezi jednořádky) nebo ve sponu 0,75 0,75 m do dvouřádků, kdy mezi dvouřádky je vzdálenost 1,5 3 m (Weger a kol., 2012). Jedná se o speciální kultury, které mají velmi krátké obmýtí. Jeho délka se dle různých autorů liší. V průměru lze dobu obmýtí uvést v rozmezí 4 7 let. Na obrázku 1 lze vidět plantáž topolů pro energetické účely, pěstovanou ve velmi krátkém obmýtí. Obrázek 1: Energetická plantáž topolů V porovnání s ostatními způsoby pěstování, je minirotation v České republice poměrně novým způsobem. Podstatou těchto výmladkových plantáží je regenerační výmladková schopnost dřevin, což můžeme vidět na obrázku 2, kde vyrůstají výhony z uříznutého kmínku. Není nutné znovu zakládat porost, výhodou je možnost sklízet několikrát za existenci plantáže. Obrázek 3 ukazuje, jak může vypadat plantáž RRD na začátků druhého obmýtí. Plantáže jsou zakládány na zemědělské půdě a technologie pěstování topolů s velmi krátkým obmýtím se podobá spíše pěstování zemědělských plodin než 15

15 klasickému lesnímu porostu. Česká republika je svými podmínkami poměrně vhodná pro pěstování rychle rostoucích dřevin pro energetické účely. Zde je nejčastěji využíván klon J-105 (Weger, 2009). Obrázek 2: Výhony vyrůstající z uříznutého kmínku Obrázek 3: Plantáž na začátku druhého obmýtí Vrby Kromě topolů jsou pro výmladkové plantáže vhodné také některé druhy vrb. Vrby mají v porovnání s topoly zpravidla menší obvod kmene. Sklizeň takových dřevin pomocí mechanizace je jednodušší. Kromě výmladkových plantáží se vrby dále pěstují ve vrbovnách. Proutí z těchto vrboven se používá pro množení vrb nebo pro košíkářskou výrobu. Dřeviny se vysazují ve sponu od cm do cm. Proutí se sklízí každým rokem. Ve výmladkových plantážích se využívá řidší spon. Dřevní hmota z těchto plantáží má větší význam pro energetiku (Čížek, 2010). 16

16 Z dřevní hmoty, získané z výmladkových plantáží topolů a vrb, se vyrábí nejčastěji štěpka, která se využívá v energetickém průmyslu jako palivo (vytápění, sdružená výroba tepla a elektřiny). Dále ji lze využít v papírenském průmyslu, biorafinériích či jako chemickou a průmyslovou surovinu (výroba konstrukčních a biochemických materiálů, výroba pevných a kapalných biopaliv) (Weger, 2009; Weger a kol., 2012). 3.3 Výnos V současnosti se výnos z plantáží klonů vrb a topolů udává v průměru t.ha -1 sušiny za rok. Ale například Trenčiansky a kol. (2007) uvádějí mnohem širší rozsah, kdy podle nich se dle podmínek lokality a kvality půdy roční výnos sušiny pohybuje od 6 do 22 t.ha -1. Z údajů pěti nejlepších odrůd topolů a vrb bylo zjištěno, že topoly dosahují v tříletém cyklu přírůstek průměrně 15,6 t(suš).ha -1 za rok a 21,2 t(suš).ha -1 za rok v šestiletém cyklu. U vrby se v tříletém cyklu pohybuje roční výnos sušiny kolem 10,1 t(suš).ha -1 a pro šestiletý cyklus se udávají hodnoty 8,9 t(suš).ha -1 za rok (Šinkora, 2008). Zjištění celkového výnosu dřevní hmoty z plantáže je možno zjistit destruktivním způsobem, kdy je porost skácen na konci obmýtní doby. Pokud chceme zjistit výnos během růstu dřevin (mezi obmýtími) využívá se metody nedestruktivní, kdy se výnos stanovuje odhadem pomocí alometrického sledování vnějších znaků dřevin na plantáži. Pro alometrický odhad se využívá výška jedince a průměr kmene a dle regresních rovnic je vypočítán odhadovaný výnos (Žalud, 2008). 3.4 Pěstování na výmladkových plantážích RRD Výnos z plantáže je ovlivněn mnoha faktory. Nedůležitějším předpokladem k dobrým výnosům je správně zvolená lokalita, dále vhodná dřevina. Výrazně však na růst dřevin působí také příprava daného pozemku před výsadbou, způsob výsadby, následná péče o porost atd. Do ekonomiky pěstování se také promítne sklizeň či uskladnění biomasy. Pokud je porost nevhodně pěstován, je oslabený a může být více náchylný k poškození škůdci Výběr stanoviště Pěstování rychle rostoucích dřevin je dlouhodobá záležitostí, která ovlivní danou lokalitu po ekologické i ekonomické stránce. Je to výrazný zásah do krajiny. Z hlediska 17

17 požadavků na stanoviště jsou určité druhy a klony dřevin rozdílné. Vrby jsou obecně tolerantnější, naopak u topolů se požadavky na půdní či klimatické podmínky poměrně liší. Obecně lze říci, že ideálním prostředím pro růst rychle rostoucích dřevin jsou stanoviště v mírném klimatu, kde roční úhrn srážek dosahuje 500 mm a více. V teplejších oblastech je pozorován větší nárůst dřevní hmoty. V chladnějších oblastech jsou přírůstky menší. Do méně příznivých oblastí jsou vhodné například balzámové topoly a jejich kříženci. Z hlediska vodního režimu půdy jsou upřednostňovány půdy vlhčí. Topoly vyžadují trvalý dostatek vody. Snášejí také záplavy, ale pouze po určitou dobu (několik týdnů). Pozemky s trvalým zamokřením jsou pro pěstování nevhodné. Hladina podzemní vody by se měla pohybovat nad 150 cm. Kořenový systém topolů je mohutný. Tyto rostliny také potřebují dostatečné množství kyslíku (více než většina ostatních dřevin), nejvíce první rok po výsadbě. Vhodné jsou písčitohlinité půdy. Půda by měla být prokypřená a přijatelně provzdušněná. Žádoucí ph půdy se pohybuje v rozmezí 5,5 6,5. Jedná se tedy o neutrální až slabě kyselou půdní reakci. Kyselé či rašelinné půdy nejsou vhodné. Některé druhy vrb sice přirozeně rostou na rašelinných půdách, ale vyšlechtěným klonů tyto podmínky nevyhovují. Také pohyb těžkých strojů na změklé půdě je obtížný. Přístup mechanizace potřebné pro vykonávání pěstebních opatření je rovněž důležitý. Cestní síť by měla být přístupná po celou dobu životnosti plantáže. Minimální rentabilní plocha plantáže pro energetické účely je uváděn 1 hektar. Závisí to však na mnoha faktorech a názory na tuto plochu jsou značně odlišné (Celjak, 2010; Strupavský, 2009; Šinkora, 2008) Příprava pozemku a sazenic před výsadbou Než se dřeviny vysází, je potřeba vhodně upravit pozemek a to nejlépe již rok před plánovanou výsadbou. Nutné je odplevelení, jelikož plevele čerpají z půdy vodu a živiny, a tím konkurují vysazeným stromkům. Větší plevele mohou vytvářet stín, a tím negativně působit na sazenice. Likvidace nežádoucích rostlin pomocí chemických přípravků není vhodná z hlediska ochrany přírody. Nejvhodnější je mechanické odplevelení. Pozemek lze dále připravit pro rychle rostoucí dřeviny tím, že se na něj vysází přípravná předplodina. K těmto účelům lze využít například konopí nebo řepku. Dále se doporučuje na podzim orba, kdy by hloubka orby měla činit minimálně 30 cm. Záleží na dané lokalitě, stavu pozemku a půdních podmínkách. Například na těžkých 18

18 jílovitých půdách je potřeba zorat hlouběji. Vhodná je cca cm hluboká orba. Je nutné dostatečné provzdušnění půdy. Na jaře se půda upravuje vláčením (Šinkora, 2008; Weger a Havlíčková, 2002). Kromě přípravy pozemku je také důležité vybrat vhodný sadební materiál. Zde je klíčová ujímavost. Využívají se převážně jednoleté řízky. Řízky, které mají dobrý předpoklad ujmutí, by měly mít 20 cm na délku a průměr 1 2 cm (Šinkora, 2008). U řízků se dále doporučuje, aby měl minimálně 3 pupeny (Celjak, 2010). Materiál na sázení lze získat přímo jako řízky nebo v podobě výhonů, ze kterých je potřeba řízky připravit. Je potřeba dosáhnou čistého řezu. Nejlépe k tomu slouží pásová pila. Osvědčilo se před výsadbou řízky nejprve namočit do vody na jeden den a teprve pak je vysadit. V sušších lokalitách je to nutné (Celjak, 2010). Vhodné je použití sadebního materiálu, který pochází ze stejných nebo podobných podmínek lokality. U takových sazenic se předpokládá vyšší výnos než u sazenic, které pocházejí z jiných klimatických podmínek (Marko, 2009) Zakládání porostu Pro založení porostu jsou nejvhodnějšími měsíci březen duben, kdy teplota půdy dosahuje minimálně 5 C. Na jeden hektar pozemku dle zvoleného sponu je obvykle vysázeno zhruba topolových řízků (tří až pětiletý cyklus) či topolových řízků (šestiletý cyklus). U vrbových sazenic se počet vysázených kusů pohybuje v rozmezí (Šinkora, 2008). Topoly či vrby lze vysazovat do jednořádků či do dvouřádků. Spon je obvykle zvolen podle mechanizace, která se bude po dobu pěstování dřevin po plantáži pohybovat. Výsadbu lze realizovat ručně nebo pomocí strojů. Když se sazenice vpravují do půdy ručně, je nutné, aby byly zapíchnuty svisle nebo mírně zešikma téměř celé a vyčnívat smí maximálně 3 cm na povrch. Pokud se sází do těžkých půd, mohou vyčnívat 3 5 cm nad povrch. Dále se půda kolem řízku utuží. U strojního sázení je také důležité utužení půdy a i zde by řízek neměl vyčnívat více než 3 cm. Výsadba závisí především na typu sazeče (Weger a Havlíčková, 2002) Údržba a pěstování v dalších letech po výsadbě Stejně jako před založením plantáže, je žádoucí likvidovat plevel i během růstu. Plevel je konkurentem v příjmu živin a vody pro cílené dřeviny, a tím negativně působí na 19

19 růstové vlastnosti. Aby nedošlo k poškození vysázených rostlin, odpleveluje se v řádcích ručně. Pro odplevelení meziřádků lze použít stroje jako například mulčovač nebo kultivátor. Likvidaci plevele je nutné provádět často během roku, především v prvních letech po výsadbě. V prvním roce se doporučuje až 4 6krát, v druhém roce 3 5krát. Během třetího roku se odpleveluje již méně a to cca 2krát (Celjak, 2010; Weger a kol., 2012). Pokud byla plantáž vysázená na méně úrodné půdě, je vhodné přihnojování. Po dodání hnojiva (dusíku) byly zejména u topolů pozorovány větší výnosy. Také opad listí přispívá k dodání živin do půdy v podobě organické hmoty. Tento příjem je však velmi malý. Lze také přihnojovat popelem ze spaloven biomasy z výmladkových plantáží. Tento způsob není v podmínkách ČR však příliš rozšířen. Je zde riziko kontaminace půdy škodlivými látkami, ke kterému může dojít, použitím nesprávného dřevního materiálu pro spalování. Například dřevní hmota z průmyslových provozů je riziková (Celjak, 2010). Pro začlenění plantáže do okolní krajiny, a také pro zamezení šíření nepůvodních druhů do okolí, je potřeba kolem porostu vysadit izolační pásy vhodných dřevin. U větších rozloh plantáže se vytvářejí tyto pásy i uvnitř porostu. Pro tvorbu izolačních pásů se využívají například javor klen (Acer pseudoplatanus), habr obecný (Carpinus betulus), jilm horský (Ulmus glabra), dub letní (Quercus robur), bříza bradavičnatá (Betula verrucosa), buk lesní (Fagus sylvatica). V prvních dvou letech je vhodné v plantáži likvidovat nálet jiných dřevin (Celjak, 2010). Jelikož plantáž vrb či topolů představuje monokulturu, předpokládá se rychlejší šíření škůdců. Na těchto plantážích se nejčastěji vyskytují mšice a mandelinka topolová. Jejich výskyt však není tak vysoký, aby negativně ovlivňoval dřeviny a následný výnos biomasy (Celjak, 2010; Weger a kol., 2012). U topolů se mohou dále vyskytnout choroby jako virózy, houbové choroby, bakteriózy, dřevokazné houby. Virózy tvoří na listech mozaikovitou strukturu, žluté tečky nebo kroužky. K houbovým chorobám listu řadíme například rzi rodu Melampsora, které na listech vytvářejí oranžové kupičky letních výtrusů. Houba Pollaccia způsobuje skvrnitost listů a odumírání konců letorostů. Houbové choroby postihují nejen listy, ale také kůru. Do bakterióz patří korová nekróza Xanthomonas 20

20 populi, nádorovitost a uzlovitost Agrobacterium tumefaciens či odlupčivost kůry Erwina cancerogena. Topoly mohou být napadeny i dřevokaznými houbami (václavka obecná žlutoprstenná). Jsou náchylnější s narůstajícím věkem. Ze škůdců by mohla být výmladková plantáž napadena roztoči, křísy, mšicemi, listožravým hmyzem (bejlomorkovití, vzpřímenkovití, bekyňovití, mandelinkovití, nosatcovití), hmyzem poškozujícím kmeny a větve (drvopleňovití, nesytkovití, obalečovití, tesaříkovití) (Malinová, 2006). Dále může být mladý porost ohrožen okusem srnčí zvěří nebo zajíci. Také kančí zvěř může způsobit ztrátu na mladých stromcích. Srnčí zvěř také poškozuje kůru stromků tzv. vytloukáním, kdy se otírají parůžky o kmínek. Dochází k deformování dřevin nebo k úhynu. Pokud jsou kmínky již silnější, nevejdou se mezi srnčí parůžky, proto také starší porosty nejsou ohrožovány vytloukáním. Pokud tedy hrozí poškození dřevin zvěří, měla by být plantáž ohrazena (Celjak, 2010; Weger a kol., 2012) Sklizeň biomasy Dřevní biomasu lze sklízet ručně nebo pomocí mechanizace. Využití strojů je rychlejší, kdy jsou použity stroje jako sklízecí řezačka či u silnějších kmenů harvestor. Sklizeň ručně je však šetrnější k dřevinám (Šinkora, 2008) Nejvhodnější dobou pro sklizeň RRD se ukázaly zimní měsíce, kdy jsou rostliny ve vegetačním klidu. Jedná se o období říjen až březen, kdy dochází k opadu listí až do doby, kdy začínají rašit pupeny. Výhodou je, pokud není sníh. Nemělo by se však sklízet za silných mrazů. Pokud by se porost sklízel v jiném než uvedeném termínu, mohlo by dojít ke snížení výnosu či poškození dřevin. U takto poškozených kmenů dochází ke špatnému obrůstání v průběhu několika následujících let. Důležité je provést správný řez (využití tzv. technologie holého řezu) a následně odstranit veškerou dřevní hmotu. Případná nesklizená biomasa může být poškozena, a pokud není správně ošetřena, vytváří vyhovující podmínky pro škůdce a houby či může ovlivnit kvalitu výsledného produktu (Huleš, 2006). Na obrázku 4 vidíme kmeny topolů během sklizně. 21

21 Obrázek 4: Kmeny topolů po a před sklizní Obecně lze stromy sklízet několika způsoby. Výběr technologie sklizně výrazně ovlivňuje výslednou cenu štěpky. Na plantážích s velmi krátkou dobou obmýtí lze využít například metodu svazkovou, kdy dochází k pokácení a sesbírání stromů v jedné fázi. Zde se využívají sekací svazkovače. V jedné fázi je porost skácen a vázán do svazků drátem nebo svazkovou přízí. Svazky jsou nejčastěji přemístěny na okraj plantáže a dále buď odvezeny, nebo se přímo na místě štěpkují. Metoda štěpkování může probíhat jednofázově, kdy je porost pokácen i štěpkován v jednom pracovním kroku, nebo dvoufázově kdy je porost pokácen v první fázi a v druhé fázi se dřevní hmota zpracovává na štěpku (Scholz, 2008). Jelikož životnost minirotation plantáží je zhruba let, dochází ke sklizni v průměru 4 5krát za celou dobu této životnosti plantáže (Celjak, 2010). Pro podmínky České republiky je optimální pětiletý až šestiletý cyklus sklizně. Pouze na pozemcích s výbornými půdními podmínkami lze pěstovat RRD v čtyřleté obmýtní době. Naopak v lokalitách s méně příznivými podmínkami pro růst se doporučuje až osmiletý cyklus. Výhodou je, že pokud nejsou optimální podmínky pro sklizeň, může se zemědělec rozhodnout, zda porost sklidí nebo zda počká do příštího roku. Kromě roku sklizně lze také ve víceletých topolových kulturách přejít na změnu sortimentu dřevin. Lze tak například dřeviny pěstované na štěpku změnit na jednokmennou lignikulturu, kdy doba obmýtí dosahuje až 20 let (Celjak, 2010). Na obrázku 5 je ukázána sklizeň stromů pomocí motorové pily. Jeden pracovník kácí strom a druhý pracovník tento kmen usměrňuje do jednoho směru, aby byla 22

22 následná manipulace s kmeny snadnější. Na obrázku 6 vidíme štěpkovač, který je umístěn za traktorem. Obrázek 7 ukazuje postup při štěpkování. Kdy se kmen vloží do štěpkovače, kde je seštěpkován a vytvořená štěpka dále vypadává na přistavený přívěs. Kmen se štěpkuje obvykle v celé své délce, v tomto případě však je rozřezán na menší části z důvodu měření parametrů pro výzkum. Obrázek 5: Sklizeň porostu RRD Obrázek 6: Štěpkovač Obrázek 7: Postup při štěpkování 23

23 3.4.6 Rušení plantáže a návrat pozemku původnímu využití Jak již bylo zmíněno, životnost výmladkových plantáží je omezená. Jsou-li z daného pozemku nedostatečné výnosy (začínají klesat pod úroveň ekonomické rentability), plantáž je vhodné zrušit. Tyto pozemky se mohou následně využít například jako louka, pastvina či orná půda. Je nutno z hlediska ochrany půdního fondu navrátit pozemku jeho původní funkci. Navrácení pozemku původnímu použití podléhá kontrole MŽP. Stav půdy závisí zejména na úrodnosti půdy, zda bylo na plantáž aplikováno hnojivo, jak často a v jakém množství, jaká technologie pěstování byla použita atd. Po poslední sklizni je potřeba z pozemku odstranit zbylou dřevní hmotu. Jedná se o pařízky a kořeny dřevin. Zde se využívají speciální frézy. Zbytky kořenů v půdě jsou odstraněny rotavátorem nebo hlubokou orbou. Část kořenů však zůstane v půdě. Ty působí pozitivně na pozemek, kdy provzdušňují hlubší vrstvy půdy a také plní funkci drenážní. Po zrušení plantáže mohou na lokalitě zůstat půdy různé kvality, s rozdílným obsahem humusu a živin. Je potřeba provést půdní rozbory. Pokud je stav pozemku dobrý nebo lepší, než před založením plantáže, lze na jaře vysadit požadovanou plodinu. Jako cílové plodiny se často využívají například traviny či obilí. Je-li v půdě málo živin, nastává potřeba hnojení. Pro zlepšení živinové rovnováhy lze také biologicky meliorovat například jetelo-travní směsí nebo vojtěškou. Na lokalitě je možno znovu pěstovat rychle rostoucí dřeviny, je nutné však dodržet dostatečnou pauzu (Weger a Havlíčková, 2002) 3.5 Využití dřevní hmoty RRD Dřevní hmotu z intenzivně pěstovaných rychle rostoucích dřevin lze využít mnoha způsoby. Liší se druhem získaných sortimentů z plantáže a to především u topolů. Cenné výřezy jsou nejčastěji zpracovány na dýhy. Topolová dýha nalézá uplatnění při výrobě překližek a to jak běžných tak i voduvzdorných. Silnější sortimenty se využívají na výrobu sirek, tužek, pelet atd. Jelikož je dřevo topolů lehké, lze jej využít při výrobě laťovek nebo jako vnitřní dřevo při výrobě nábytku. Často se z něho také vyrábí obaly na potraviny. Jako stavební dřevo lze využít topolové řezivo. Tento materiál se používá do konstrukcí uvnitř staveb či do vnitřních zařízení vagónů. Zajímavým využitím dřeva topolů se jeví výroba celulózy. V zahraničí (Kanada, USA) se běžně vysazují plantáže topolů blízko velkých celulózek. V zahraničí se také využívá topoly pro výrobu krmiv 24

24 pro hospodářská zvířata. Zde je zpracovávána listová biomasa na granulovaná krmiva. Tato krmiva jsou nutričně srovnatelné s jinými krmivy ze zelené hmoty (Čížek, 2010). V podmínkách České republiky jsou však topoly a vrby pěstovány především jako energetické plantáže, kdy je dřevo z těchto pozemků využíváno na přeměnu energie a výrobu tepla. Výhodou energetických plantáží je možnost zpracování dřevní hmoty pro následné využití na jednom místě. Po sklizni je dřevní hmota nejčastěji zpracována na štěpku. Při štěpkování jsou vlákna dřeva (větví nebo kmenů dřevin) příčně děleny. Štěpku lze skladovat volně loženou nebo z ní vylisovat různé typy briket či pelet. Kromě paliva lze štěpku dále využít na výrobu dřevotřískových a dřevovláknitých desek či použít v chemickém zpracování (Čížek, 2010). Z topolového dřeva lze rovněž vyrábět otepi, polínka nebo jiné sortimenty, které se využívají pro malá topeniště (Celjak, 2010). 3.6 Vliv plantáže na krajinu Funkce energetické plantáže je jak produkční tak mimoprodukční. Z produkčního hlediska jde o výrobu dřeva, proutí atd. Jako mimoprodukční funkce lze počítat meliorační, izolační, asanační, biologickou či estetickou funkci. 1) Meliorační funkce vysázené dřeviny mohou zadržovat vodu v půdě a vytvářet tak příznivé mikroklimatické a vlhkostní podmínky, mohou zpomalit proudění vody a zabránit tak odnosu půdy, v zimě se využívají jako sněholamy. 2) Izolační funkce porosty topolů lze využít jako větrolamy, vytvářejí protihlukovou zábranu, ochranu před nepříznivými vlivy prachu, hluku, zápachu, výfukových plynů. 3) Asanační funkce rychle rostoucí dřeviny díky svému rychlému růstu vytvářejí v poměrně krátké době korunu a tím dochází k produkci velkého množství kyslíku, plstnaté listy topolů navíc dokážou na sebe vázat prach z prostředí, porosty rychle rostoucích dřevin dále mohou zlepšovat hygienické poměry ovzduší. 4) Biologická funkce porosty poskytují úkryt, zimoviště, hnízdiště, ochranu a životní prostředí pro řadu živočichů 5) Estetická funkce dřeviny obecně v krajině působí pozitivně na estetické vnímání území, mohou sloužit jako clona před rušivými prvky v krajině (Chaloupka, 2009) 25

25 Výzkum, který byl proveden v Německu, ukazuje, že vliv intenzivního pěstování rychle rostoucích dřevin na životní prostředí je šetrnější, než se předpokládalo, a lze pěstovat tyto dřeviny v zemědělské krajině tak, aby docházelo ke zlepšení kvality půdy, půdní vody a biodiverzity. Bylo zjištěno, že voda, která prosakuje plantáží, obsahuje menší množství nitrátů, jelikož tento energetický porost vyžaduje minimální potřebu hnojení. Obsah organických uhlíkatých sloučenin se v půdě zvyšuje díky opadu listů. Jsou vytvořené nové biotopy pro existenci různých rostlinných a živočišných druhů, což pozitivně působí na okolní zemědělskou krajinu. Významný je především výskyt bezobratlých živočichů (rozkladači, predátoři, paraziti). Vznik heterogenních ploch topolů či vrb o menší rozloze, kde jsou kombinované různé druhy dřevin, zvyšuje druhovou rozmanitost. Pozitivní vliv na krajinu však výrazně ovlivňuje poloha plantáže, kdy je nutné najít pro zakládání energetických porostů optimální stanoviště. Plantáže RRD mohou působit na životní prostředí i negativně, kdy může docházet například k ničení nebo fragmentaci původního lesa, znečištění složek životního prostředí agrochemikáliemi apod. (Koubová, 2012; Havlíčková a kol., 2008). Vytvořený porost poskytuje útočiště řadě živočichů. V těchto porostech se naskytuje problém při sklizni, kdy se pokácí celý porost a stanoviště pro zvířata zmizí. Tento problém lze vyřešit postupnou výsadbou dřevin po letech nebo kombinovat cykly (Šinkora, 2008). Výsadbou plantáže rychle rostoucích dřevin lze využít plochy, které jsou obtížně obdělávatelné a často nevyužitelné pro pěstování zemědělských plodin a dále ekonomicky nevýhodné pozemky. Zvýší se také zaměstnanost v regionu (Kozáček, 2009). 3.7 Podporované zdroje energie Od začátku roku 2013 je platný zákon č. 165/2012 Sb. o podporovaných zdrojích energie a o změně některých zákonů. Tento zákon vstoupil v platnost a má za cíl šetrně využívat přírodní zdroje, zajistit trvale udržitelný rozvoj společnosti, dále podporuje využívání obnovitelných zdrojů, druhotných energetických zdrojů, vysokoúčinné kombinované výroby elektřiny a tepla, biometanu a decentrální výroby elektřiny. Účel tohoto zákona spočívá také v dosažení stanovených cílů tím, že se zvýší podíl obnovitelných zdrojů na spotřebě primárních energetických zdrojů a vytvoří se podmínky, při kterých je možno naplnit závazný cíl podílu energie pocházející z obnovitelných zdrojů na hrubé konečné spotřebě energie v ČR. Je při tom zohledněn 26

26 současný zájem zákazníků na minimalizaci dopadů podpory na ceny energie pro zákazníky byl zároveň zrušen zákon č. 180/2005 Sb. o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie (Zákon č. 165/2012 Sb., o podporovaných zdrojích energie) 3.8 Produkční parametry dřevin Jak již bylo výše uvedeno, na růst dřevin má vliv mnoho faktorů. Jedná se například o klimatické poměry stanoviště, půdní podmínky, zda má dřevina dostatečný prostor pro růst, potřebné množství světla atd. Dřeviny přirůstají do výšky a do tloušťky. Je nutné rozlišovat pojmy růst a přírůst. Přírůstem je označována změna hodnoty za určité časové období (například přírůst za jeden rok). Zatímco zvýšená hodnota výšky nebo tloušťky stromu, která se vztahuje k věku dřeviny, je považována za růst. Růst do výšky i zvětšování průměru kmene se během let mění (Vyskot, 1971) Měření výšky Výškou stromu označujeme svislou vzdálenost od paty kmene stromu k vrcholku nejvyššího terminálního výhonu (Vyskot, 1971). Pro potřebu odhadu výnosu je potřeba zjistit výšku kmene v době růstu a třeba tedy použít nedestruktivní metodu. Základem pro správné měření výšky je volba vhodného místa v porostu. Je nutné, aby z tohoto místa byl dobře viditelný vrcholek dřeviny a pata kmene. Pokud je měřeno proti svahu, je možné, že dojde k zřetelným zkreslením naměřených hodnot. Toto měření se tedy používá jen ve výjimečných případech. Vzdálenost měřitele od paty stromu by měla být minimálně tak velká, jak velká je odhadována výška stromu, protože když jsou zvolené menší vzdálenosti měřicího přístroje od paty kmene, dochází k větším odchylkám. Výška stromu je udávaná převážně v metrech (m) s přesností na jednu desetinu (ÚHÚL Brandýs nad Labem, 2003). Pro měření výšky dřevin lze využít několik pomůcek. Nejčastějším přístrojem je výškoměr, který může být buď pravý, nebo nepravý. Pokud se jedná o výškoměry pravé, je potřeba výšku odečíst ze stupnice. Tyto výškoměry jsou určeny prioritně k měření výšky stromů. K těmto výškoměrům se řadí například výškoměr Weisseho, Faustmannův či výškoměr Suunto. Mohou být založené na podobnosti pravoúhlých trojúhelníku, na stejnolehlosti obecných trojúhelníků (Christenův výškoměr) nebo mohou být výškoměry elektronické. Při měření pomocí výškoměru, který je založen na 27

27 podobnosti pravoúhlých trojúhelníků se nejdříve stanoví odstupová vzdálenost (zpravidla 15, 20, 30 a 40 metrů) s dobrou viditelností na patu i vrchol stromu. Následně se zaměří výška zacílením na vrchol a výška zacílením na patu a tyto obě hodnoty se sečtou. Jiným způsobem, který je založen na stejném principu jako předchozí, je měření výšky s pomocí dálkoměrné latě. Na kmen je upevněna tato lať, dále se stanoví odstupová vzdálenost a přes průzor dálkoměru se zacílí lať. Je potřeba, aby značky příslušné výšky skutečné latě a jejího obrazu souhlasily. Výškoměry nepravé jsou přednostně určené k jiným měřením, než bylo uvedené. Může se jednat například o geodetické přístroje (Zach a kol., 1994; Drápela, 2013). U mladých porostů lze také využít výtyčku (trasírku), měřící tyč či lať (Vyskot, 1971). Jako další přístroje, které je možno použít pro měření délky kmene, lze zmínit zrcadlový relaskop, telerelaskop či dendrometr. Zrcadlový relaskop má výhodou v tom, že je schopen měřit více veličin jako například průměr kmene nebo objem stromu. Výhodou telerelaskopu je zas získání přesnějších hodnot výšky či tloušťky kmene (Zach a kol., 1994) Měření tloušťky Pro odhadnutí předpokládaného výnosu je také nutné znát tloušťku kmene (průměr kmene). Jedná se o jednu z nejdůležitějších taxačních veličin. Výčetní tloušťkou stromu se rozumí vzdálenost rovnoběžných tečen k obvodu kmene v průřezu kolmém na osu kmene. Je měřena od paty stromu ve výšce 1,3 m. Výčetní tloušťka je udávána převážně v milimetrech (mm) (ÚHUL Brandýs nad Labem, 2003). Přírůst dřevin do šířky je dán činností kambia a felogenu. Během roku dochází k tvorbě dvou druhů dřeva. Jedná se o dřevo jarní a letní (pozdní). Jarní dřevo má světlejší barvu a tvoří se v první polovině vegetačního období. Letní dřevo se vytváří na konci vegetačního období, hustota tohoto dřeva je větší než u dřeva jarního a také barva je tmavší. Tyto přechody mezi jarním a letním dřevem vytváření letokruhy a dle nich lze stanovit stáří dřevin. U topolů a vrb je tento přechod málo zřetelný. U tloušťkového přírůstu dřevin bylo zjištěno, že je v jednotlivých částech dne různý. Nejvíce dřevo přirůstá v období před východem slunce. Po východu slunce nastává proces transpirace a přírůst je tím snížen. Vegetační období listnatých dřevin, kdy dochází k tloušťkovému přírůstu, v podmínkách ČR probíhá zhruba od května do konce srpna a na konci tohoto období dochází k přerušení růstu. Vegetační klid se projevuje v našich podmínkách poměrně dlouhým obdobím, které se vyznačuje povětrnostně proměnlivými vlivy (Vyskot, 1971). 28

28 Měření průměru kmene se provádí pomocí průměrky, tyto mohou být s pohyblivým ramenem nebo bez pohyblivého ramene. Průměrky s pohyblivým ramenem lze dále rozdělit na průměrky s okulárním odečtem hodnot nebo na elektronické průměrky, které mají automatickou evidenci hodnot. U průměrek bez pohyblivého ramene se lze setkat s parabolickou průměrkou ( kosa ) či úhlovou průměrkou. Každá průměrka musí splňovat určité požadavky. Je žádané, aby měla správnou a čitelnou stupnici, pohyblivé rameno se musí snadno pohybovat po pravítku, musí být přesně kolmé k pravítku a také musí být delší než polovina tloušťky kmene. Průměrku je nutné přiložit ke kmeni v bodě na pravítku, na pevném a na pohyblivém rameni. Pokud je použita parabolická průměrka, která nemá pohyblivé rameno, musí být dodržena rovnoběžnost pohledu měřiče a ramene průměrky. Dále pro změření tloušťky lze použít obvodová měřidla. Je nutné, aby bylo měřidlo správně přiloženo ke kmeni, proto se pro stabilizaci místa měření (u silných kmenů) vytyčují značky na opačných stranách stromu (Drápela, 2013). Měření průměru kmene topolu pomocí obvodového pásma je znázorněno na obrázku 8. Obrázek 8: Měření průměru kmene pomocí obvodového pásma Měření probíhá ve výčetní výšce (1,3 m). Tato výška je stanovena pomocí měrné latě či tyče. Na obrázku 9 vidíme měření výšky. Na tyči jsou vyznačeny potřebné výšky a lze tedy snadno změřit průměr kmene v požadované výšce. Pokud se strom nachází v nerovném terénu, je nutná větší pozornost při měření, aby nedošlo k nepřesnostem měření. Také pokud se kolem dřeviny (u paty) nacházejí překážky, je potřeba je odstranit. V místě, kde byla určena výčetní výška, se zatluče hřebík. Tloušťka se změří pomocí již zmíněné průměrky nebo obvodového pásma. Je vhodné, aby byl kmen 29

29 změřen ve dvou směrech tzv. křížovým měřením, kdy je nejprve kmen změřen ve směru S J a následně ve směru Z V kolmém na první měření a na osu kmene. Pokud se v měřeném místě nachází překážka, která by způsobila odchylky měření (odchlíplá borka, lišejníky apod.) je potřeba ji odstranit. Obrázek 9: Měření průměru kmene ve výčetních výškách dle pomocné latě U poškozených stromů je nutný odlišný postup o rozhodování, ve kterém místě se bude měřit. Pokud je kmen poškozen přímo ve výšce 1,3 m je možné posunout měřiště maximálně o 10 cm dolů nebo nahoru (rozmezí 1,2 m až 1,4 m). Jestliže nelze změřit průměr stromu ani v tomto rozmezí, změří se kmen ve dvou místech a to ve stejné vzdálenosti nahoru a dolů od výšky 1,3 m. Tyto hodnoty se zprůměrují (ÚHUL Brandýs nad Labem, 2003). K měření tloušťky kmene lze použít i mnoho dalších speciálních přístrojů jako například laserový dálkoměr s elektrickým sklonoměrem a optickým tloušťkoměrem či již dříve zmíněné telerelaskopy, zrcadlové relaskopy nebo dendrometry (Černý a Pařez, 2005; Zach a kol., 1994). Je možné také využít metodu vývrtů, kdy se pomocí nebozezu vyvrtá otvor do kmene a odebere se váleček dřeva. Tímto je však dřevina částečně poškozena a je nutné ji správně ošetřit, aby nedošlo k napadení houbovými chorobami nebo škůdci (Drápela a Zach, 1995). Tato metoda je využitelná spíše v lesnictví než v energetických plantážích RRD. 30

30 3.9 Indikátory služeb Vývoj a nárůst lidské populace a rozvoj civilizace má za následek, že dochází k menší bezprostřední závislosti člověka na přírodních podmínkách. Pro uspokojení potřeb civilizace byly přirozené ekosystémy zřetelně redukovány či došlo k poškození jejich samoregulačních mechanismů. Přirozené ekosystémy jsou v současnosti ve velké míře přetvořeny na tzv. řízené ekosystémy. Charakteristické pro tyto ekosystémy je vysoký stupeň dodané energie člověkem. Chceme-li vyhodnotit, zda je tento systém udržitelný v delším časovém úseku, je nutné dlouhodobě sledovat určité parametry. Tyto parametry mají neoddělitelnou vazbu se strukturou, stupněm a rozsahem využití ekosystémových funkcí. Tento přístup chápání lze označit jako antropocentrický a funkce v něm se nazývají službami. Člověk má podstatnou roli v řízených ekosystémech a vazby mezi lidmi a těmito ekosystémy jsou propojené. Činnost člověka zpravidla směřuje k podpoření přednostních ekosystémových služeb. Tyto ekosystémové služby jsou označovány jako přínosy, jež poskytují ekosystémy lidem. Přínosy poskytnuté ekosystémem mají vliv na kvalitu lidského života. K analýze popisu ekosystémových služeb a také k jejich udržitelnosti se využívá systém indikátorů udržitelného rozvoje, které charakterizují dané ekosystémové služby. Pokud jsou vhodně zvoleny indikátory, lze provést analýzu udržitelnosti pro daný řízený systém. V tabulce 1 jsou znázorněny ekosystémové služby, zvolené indikátory a vazby jednotlivých indikátorů na příslušné služby pro plantáž rychle rostoucích dřevin. Číslo uvedené za příslušným indikátorem znázorňuje vazbu na danou ekosystémovou službu. Pro všechny tyto indikátory trvalé udržitelnosti je půda společným výrobním prostředkem (Žalud a kol., 2008). Tabulka 1: Ekosystémové služby plantáže rychle rostoucích dřevin a jejich vazba na indikátory trvalé udržitelnosti (Žalud a kol., 2008) Ekosystémová služba Indikátor a jeho vazba na ekosystémovou službu 1. Produkce bioenergie Výnos dřevní hmoty a jeho stabilita (1) 2. Udržování půdní úrodnosti Kvalita produkce, dřevní hmoty (1) 3. Zajišťování čistoty ovzduší Bilance energie (1, 4) 4. Uvolňování C Plocha porostu (1, 5, 6, 7) 5. Zajišťování množství a kvality Půdní reakce (ph) (2) vody Bilance živin (2, 3, 5) 31