Trvalé travní porosty (TTP)

Úvod

Trvalé travní porosty (TTP) představují nedílnou součást krajiny a jejich výměra se v ČR pohybuje kolem 1 milionu hektarů, což představuje nezanedbatelnou část (23 %) zemědělského půdního fondu ČR. Jejich tradiční využití v podobě zdroje píce pro hospodářská zvířata má v posledních dekádách snižující se význam, především z důvodu poklesu stavu přežvýkavců v ČR. I přes významný pokles stavů zvířat však výměra TTP stagnuje či mírně narůstá, a to zejména v souvislosti s jejich krajinotvorným významem a řadou mimoprodukčních funkcí (retence vody, ochrana proti erozi, zdroj biodiverzity aj.). Proto v posledních 10 – 15 letech narůstá význam alternativního využití fytomasy z trvalých travních porostů, a to především pro energetické využití. V současnosti jsou nejvíce využívané dva základní způsoby využití energie:

• Přímé spalování (sušená lisovaná píce či pelety)
• Anaerobní bioplynová fermentace (čerstvá píce, siláže)

Nejvyšší potenciál produkce energie z fytomasy travních porostů je v oblastech s jejich vysokým zastoupením v zemědělském půdním fondu, což je v ČR především ve vyšších nadmořských výškách a v marginálních oblastech (LFA). Z tohoto důvodu tato produkce nepředstavuje přímou konkurenci k pěstování tržních plodin na orné půdě, ale naopak představuje vhodnou alternativu pro udržení správného využívání travních porostů i při nízkých stavech chovaných zvířat. Vhodné ošetřování travních porostů zároveň zajistí v plném rozsahu i jejich mimoprodukční funkce.

Popis vrstvy

Vrstva možností využití energie z fytomasy trvalých travních porostů obsahuje informace o jejich výměře (ha), průměrné produktivitě píce (t/ha) a potenciální energetické produkci (GJ/ha) ve vybraném zájmovém území. V rámci zájmového území je rovněž vytvořena výnosová mapa produktivity porostů v seně a v energii spalného tepla odvozená od ekologických faktorů stanoviště a zvolené dávky dusíku pro hnojení porostů. Vrstva slouží k identifikaci vhodné lokality pro energetické využití travních porostů a vyčíslení pravděpodobné průměrné roční produkce v energetických jednotkách. Celkově vrstva nabízí teoretický potenciál produkce energie z travních porostů v zájmovém území. Ve spolupráci s vrstvou „zvířata“ je tento potenciál redukován o aktuální potřebu živočišné produkce v zájmovém území, ve vazbě na vrstvu „biodiverzita“ jsou navrhovaná řešení redukována z hlediska ochrany přírody.

Použitá data

Základní data pro tvorbu vrstvy byla získána od Ústavu zemědělské ekonomiky a informací (ÚZEI), který prováděl aktualizaci stanovení produkčního potenciálu bonitovaných půdně ekologických jednotek (BPEJ) v souvislosti s oceňováním půd. Vrstva identifikuje jednotlivé zemědělské pozemky s evidovanou kulturou trvalých travních porostů a jejich BPEJ. Na základě modelové funkce stanoví průměrný roční potenciál produkce energie pro vybrané zájmové území při zvolené úrovni hnojení dusíkem. Hodnotu ročního potenciálu produkce nelze brát jako absolutní hodnotu, neboť je ovlivněna také zvolenou pěstitelskou technologií, intenzifikací výroby či aktuálním počasím ročníku.

Metodika

Výnos sušiny travních porostů je definován pro jednotlivé BPEJ ve třech úrovních hnojení dusíkem, jakožto nejvýznamnějšího intenzifikačního faktoru. Výnosy byly stanoveny na základě sledování výnosnosti TTP, které prováděl ÚZEI na 267 půdních blocích v letech 1991 – 1995 a 2008 – 2010. Výstupy byly získány výpočtem parabolické nelineární funkce mezi výnosem a hnojením dusíkem. Následná kvantifikace výsledků na 2199 BPEJ byla realizována podle stupnice přirozeného produkčního potenciálu půdy. Výnosnost travních porostů pak následně vychází ze zastoupení jednotlivých BPEJ na konkrétních pozemcích či v celém zájmovém území v závislosti na zvolené dávce dusíkatého hnojení. Potenciální produkce energie je vypočtena z hodnot výnosu sušiny a obsahu energie v travní fytomase z TTP zjištěné kalorimetricky jako spalné teplo ze sušiny bez odečtení popelovin (MJ/kg) dle ČSN ISO 1928. Tato veličina představuje teoretický maximální potenciál energie, stanovený za definovaných podmínek.

Výstupy

Uživatel v interaktivním dialogu získá možnost vyčíslení možného podílu energie z fytomasy TTP na celkové energetické spotřebě v regionu s vyčíslením míry energetické soběstačnosti a možnosti tento potenciál v kroku parametrizace redukovat. Výstupními jednotkami jsou produkce porostů v tunách píce na jeden hektar (t/ha) a výsledná výnosová mapa. Pro produkci energie je podstatný pouze výnos sušiny, ale z důvodů kalkulace nároků na skladování či na přepravu jsou výnosy píce uváděny při volitelné sušině v závislosti na zvoleném způsobu sklizně a konzervace píce (sušení vs. silážování). Energetický potenciál v gigajoulech na hektar (GJ/ha) vychází z výnosu sušiny a relativně stabilní, objektivně stanovitelné hodnoty spalného tepla. Je ale třeba připomenout, že představuje teoretickou maximální hodnotu, která má pouze volnější vztah k výhřevnosti píce při spalování a minimální souvislost s produkcí bioplynu. Reálná produkce energie je tedy dále ovlivněna způsobem uvolňování energie z píce (spalování vs. bioplynová fermentace) a účinností použité technologie, což bude zohledněno v následujících vrstvách.

Úzká místa a budoucnost

Výnos travních porostů je dynamická veličina, která závisí na řadě fixních a variabilních proměnných. Představený model predikce výnosu sušiny TTP vychází především z fixních proměnných stanoviště, jako jsou půdní a klimatické podmínky, svažitost či kamenitost. Z variabilních proměnných je zahrnuta pouze úroveň hnojení dusíkem, ale model nezohledňuje celou řadu dalších významných variabilních proměnných jako je aktuální stav porostu, frekvence a termíny sečí, výška strniště, ztráty při sklizni a konzervaci píce, v neposlední řadě i aktuální počasí ročníku. Vhodná specifikace a následné zohlednění těchto faktorů však není možná (např. počasí) či klade zvýšené nároky na tyto znalosti i u uživatele systému (např. technologie sklizně), a proto model pracuje pouze se základními parametry stanoviště a úrovní dusíkatého hnojení. Výtěžnost energie (především bioplynu) je kromě použité technologie fermentace hmoty ovlivněna i kvalitou sklízené píce, což však v modelu není zohledněno a v úvahu se bere pouze celková produkce sušiny. Současný výzkum se zaměřuje na predikci produkce bioplynu z rostlinné fytomasy, ale zatím nejsou k dispozici výsledky, které by umožňovaly potřebnou úroveň zobecnění, ať už z důvodu metodických postupů či vysoké variability zjišťovaných hodnot. V budoucnu je proto žádoucí:

• umožnit pokročilou optimalizaci nastavení modelu výnosnosti travních porostů pro nejvýznamnější intenzifikační opatření.
• poskytnout vhodný přepočet produkce energie při zohlednění nejen kvantity, ale i kvality píce v závislosti na používaných intenzifikačních opatřeních.

Průběžná aktualizace stávající datové vrstvy je nezbytná především v oblasti výměr TTP. Není náročná ve vztahu výnosů k fixním faktorům prostředí, neboť potenciální produktivnost travních ekosystému se v čase významně nemění. Aktualizace by byla také žádoucí v případě zavedení koeficientů pro konverzi energie travní fytomasy na různé druhy energie v návaznosti na kvalitu sklízené píce a efektivnost aktuálně používaných technologií.

Licence a aktualizace dat

1. Databáze BPEJ, zdroj VÚMOP, v.v.i.

• 1. aktualizace dat, listopad 2013

• předpokládaná aktualizace dat 1x ročně

2. Výnosy zemědělských plodin plodin, poskytovatel ČZU Praha

• 1. aktualizace dat v období 2013-2014

• aktualizace se napředpokládá, případně dle potřeb