20.05.2011 | 07:05
Autor:
Kategorie:
Štítky:

Jeteloviny a trávy k výrobě bioplynu

V důsledku poklesu stavů skotu v České republice, a tím i spotřeby objemných krmiv, dochází ke snižování výměry ploch pícnin na orné půdě. Nízké zastoupení těchto plodin však vede k ohrožení půdní úrodnosti. Naopak se zvyšuje podíl trvalých travních porostů, zejména v podhorských oblastech. Vzniká problém, jak využít nadbytečnou biomasu.

Klesá podíl pícnin

V posledních letech dochází k výraznému poklesu výměry ploch porostů víceletých pícnin. Tato situace souvisí se snižováním stavu skotu a orientací zemědělských podniků na pěstování tržních plodin. V roce 1990 se víceleté pícniny u nás pěstovaly na 505 000 ha, tzn. na téměř 16 % výměry orné půdy. V roce 2009 činila výměra 180 500 ha, z toho na vojtěšku setou připadalo 69 000 ha a jetel luční 46 500 ha. Zbytek výměry (65 000 ha) tvořily jetelovinotravní a travní směsi. V procentickém vyjádření představovaly plochy víceletých pícnin v jednotlivých krajích jen 2,2–10,2 % z výměry orné půdy (graf 1), v průměru za Českou republiku pak 6 % (ČSÚ, 2009). V roce 2010 došlo k dalšímu poklesu výměry vojtěšky a jetele lučního (na 65 800, resp. 44 900 ha), naopak výměra ostatních víceletých pícnin mírně vzrostla na 70 600 ha.
Nízké zastoupení víceletých pícnin na orné půdě společně s absencí organického hnojení vede k mnoha negativním důsledkům, zejména ohrožení půdní úrodnosti. Jeteloviny, jako výborné předplodiny, jsou nezbytným předpokladem pro dosažení vyšších výnosů plodin v celém osevním postupu. Jejich kladný účinek spočívá ve značném obohacování půdy o biomasu kořenové hmoty, zlepšování půdních vlastností, uvolňování živin z půdní zásoby, poutání atmosférického dusíku, protierozním působení aj. (Vach, Javůrek, 2008).

Více biomasy z TTP
V současnosti je aktuální také problém uplatnění biomasy trvalých travních porostů (TTP), jejichž výměra vzrostla od roku 1990 o 150 000 ha a celková rozloha se blíží 1 mil. hektarů (graf 2). Trvalé travní porosty představují ve středoevropských podmínkách významný krajinný prvek i prvek soustavy hospodaření na půdě. Setrvání travních porostů je podmíněno jejich pravidelným využíváním a obhospodařováním, bez něhož by se většina luk a pastvin postupnou regresivní sukcesí přeměnila v lesní společenstvo. Cílené obhospodařování travních porostů je proto nutné k zachování celkové diverzity a k udržení jejich nezastupitelných funkcí v krajině (Mrkvička, Veselá, 2001). Využití biomasy pro účely produkce bioplynu může pozitivně přispět k udržení kvalitního stavu trvalých travních porostů v naší krajině (Fuksa, Hakl, 2008).

Péče o půdu je povinná
V České republice platí od 1. 1. 2009 kontrola podmíněnosti (cross compliance), tzn. že vyplácení přímých podpor a dalších vybraných  dotací pro zemědělský sektor je podmíněno plněním předepsaných standardů a dodržováním povinných požadavků. Součástí kontroly podmíněnosti jsou i standardy dobrého zemědělského a environmentálního stavu (GAEC), které zajišťují zemědělské hospodaření ve shodě s ochranou životního prostředí. Standardy GAEC obsahují mj. v bodě č. 3, že žadatel je povinen na minimálně 20 % jím užívané výměry půdních bloků každoročně zajistit:
– buď aplikaci tuhých statkových hnojiv, nebo tuhých organických hnojiv v minimální dávce 25 tun na hektar, s výjimkou tuhých statkových hnojiv z chovu drůbeže, kde je minimální dávka stanovena na čtyři tuny na hektar,
– nebo pokrytí tohoto procenta výměry, popřípadě jeho odpovídající části v termínu minimálně od 31. května do 31. července příslušného kalendářního roku porostem jedné z následujících plodin, popřípadě jejich směsí: jeteloviny, vikev huňatá, vikev panonská, vikev setá, bob polní, lupina modrá, hrách setý.
Porosty výše uvedených plodin lze zakládat i jako podsev do krycí plodiny, popřípadě jako směsi s travami v případě, že zastoupení trav v porostu nepřesáhne 50 % (MZe, 2009).
Zvýšení podílu jetelovin v osevních postupech by umožnilo plnit uvedená kritéria a pozitivně by přispívalo k udržování půdní úrodnosti. Biomasu těchto plodin by v podnicích s bioplynovými stanicemi bylo možné ve větší míře než dosud využít pro výrobu bioplynu.

Testování výtěžnosti bioplynu
Na katedře pícninářství a trávníkářství ČZU v Praze byly vyhodnoceny výsledky testů výtěžků bioplynu z biomasy jetelovin a trvalého travního porostu s různým režimem hnojení.
Odběr vzorků biomasy jetelovin byl proveden na experimentálním pozemku ČZU v Praze--Suchdole. Odběry byly realizovány v období nárůstu první seče u vojtěšky seté (odrůda Jarka, porost v pátém užitkovém roce) ve fázi plného kvetení a u jetele lučního (odrůda Vulkán, porost v prvním užitkovém roce) na začátku kvetení. Odběrová plocha byla o rozměrech 33 x 33 cm.
Rostlinný materiál z trvalého travního porostu byl odebrán při první seči, která byla provedena počátkem června. Dlouhodobý experiment sledující vliv hnojení na psárkovou louku byl založen v roce 1966 v Černíkovicích (okr. Benešov) na rovinné úrodné nivní louce. Pro hodnocení byly vybrány varianty hnojení (v kg/ha): N0P0K0, N50P40K100 a N150P40K100. Základní formou hnojiva je ledek amonný s vápencem aplikovaný v jarním období. Fosfor je dodáván ve formě superfosfátu a draslík v draselné soli na podzim. Porost je sklízen trojsečně. Ze všech sledovaných variant byly vzorky odebrány vždy ve čtyřech opakováních.
Rostlinný materiál byl zpracován v čerstvém stavu bezprostředně po sklizni sledovaných porostů. Byla provedena základní homogenizace hmoty a nadrcení.
Jednorázové anaerobní metanogenní testy byly prováděny podle metodiky VŠCHT (Dohányos, Zábranská, 2001), kdy jsou testované materiály nadávkovány spolu s inokulem do sérových lahví a plynotěsně uzavřeny. Do 120ml lahví bylo nadávkováno 80 ml inokula. Do 3 x 5 lahví bylo vloženo zhruba po 2 g testovaných rostlinných materiálů. Po hermetickém uzavření lahviček je prováděna kultivace v termoboxu při 40 °C po dobu, kdy je vykazována produkce bioplynu. Produkce bioplynu je zjišťována pravidelným měřením (asi 1x denně) na plynoměrné byretě. Odběr plynu je prováděn přes septum. Výsledkem je křivka produkce bioplynu s možností odečtu celkové produkce, potřebné doby pro průběh rozkladu a dalších parametrů (např. maximální rychlost produkce aj.).
Kromě testů produkce bioplynu se substráty byla zároveň provedena kultivace samotného inokula za stejných podmínek, která byla následně odečítána od produkce v testovacích lahvích se substráty. Takto byla získána čistá substrátová produkce bioplynu. Jako inokulum byl použit aktivní mezofilní anaerobní kal z bioplynové stanice Jaroměř, sušina asi 4 %, bez nežádoucí kontaminace těžkými kovy a organickými polutanty. Testy produkce bioplynu byly provedeny společností Bioprofit s. r. o. ve spolupráci s pracovištěm Analytické laboratoře Plzeň, a. s.

Výsledky experimentů
V grafu 3 je znázorněn průběh kumulované produkce bioplynu z biomasy trvalých travních porostů, vojtěšky seté a jetele lučního. Nejvyšších celkových hodnot bylo dosaženo u rostlinného materiálu z trvalých travních porostů, které nebyly hnojeny, příp. byla aplikována dávka dusíku 50 kg/ha. Naopak nejnižší produkce bioplynu byla stanovena u porostu hnojeného 150 kg N/ha a porostu vojtěšky seté. Porost vojtěšky v době odběru byl již ve fázi plného květu, která z hlediska výživy zvířat není pokládána za optimální stadium. Ve srovnání s jetelem lučním, který byl sklizen na počátku kvetení, což odpovídá optimální fázi z hlediska výživy zvířat, byla jeho výtěžnost bioplynu vyšší. Nutriční kvalita píce jetelovin obecně klesá s postupující růstovou fází, což odpovídá především změnám podílu listů a lodyh (Hakl a kol., 2009). Tyto výsledky naznačují, že tento pokles kvality negativně ovlivňuje i výtěžnost bioplynu, což bude třeba dále ověřit.
Graf 4 znázorňuje kumulovanou substrátovou produkci bioplynu, u které je odečten vliv inokula a je proveden přepočet na přidanou sušinu. Nejvyšší produkce bioplynu byla u všech variant zaznamenána asi do 20. dne sledování, poté již rychlost produkce klesá, ale přesto dále pokračuje až do 80. dne experimentu.
Kvalita biomasy trvalých travních porostů je, kromě termínu sklizně, ovlivněna výrazně botanickým složením porostů. Jejich floristické složení je výslednicí interakce všech ekologických faktorů a podmínek obhospodařování. Za příznivých podmínek v těchto porostech převažují trávy nad jetelovinami a ostatními dvouděložnými bylinami. Přirozený luční porost se skládá zpravidla z 50–70 druhů vyšších rostlin (Mrkvička, Veselá, 2001). Hejduk, Hrabě (1999) prokázali, že botanické složení travních porostů není v průběhu let stabilní a mění se v závislosti na ekologických faktorech. Botanická skladba porostů zásadně ovlivňuje jak produkční (výnos, kvalitu píce), tak i mimoprodukční funkce (protierozní, vodohospodářskou, půdotvornou, krajinotvornou, estetickou aj.).
Nejvýznamnější faktor, který ovlivňuje produkci biomasy a mění druhové složení, je hnojení travních porostů. Cílená aplikace živin podporuje rozvoj vzrůstnějších druhů, zejména trav, které potlačují druhy méně konkurenčně zdatné. Vlivem opakované, ale usměrněné výživy převládnou i v původně méně hodnotném porostu druhy z hospodářského hlediska kulturní. Nejrychleji a nejintenzivněji působí na složení porostu hnojení dusíkem. Zvyšuje podíl vzrůstných trav a snižuje zastoupení leguminóz a ostatních méně vzrůstných druhů (Mrkvička, Veselá, 2001).

Závěr

Provedené anaerobní testy produkce bioplynu prokázaly velmi dobrou výtěžnost bioplynu z biomasy jetelovin a trvalých travních porostů. Nejvyšší hodnoty kumulované substrátové produkce bioplynu byly získány z trvalých travních porostů hnojených nízkou dávkou N (50 kg/ha), příp. bez dodání živin. Získané výsledky budou dále vyhodnoceny ve vztahu k výnosům a dalším sledovaným charakteristikám.
Uplatnění přebytků biomasy jetelovin a trvalých travních porostů k výrobě bioplynu tak může zemědělcům přinést nejen profit v podobě příjmů za energie, ale přispět také k udržení kvalitních trvalých travních porostů v naší krajině a k vyššímu zastoupení jetelovin na orné půdě se všemi pozitivními důsledky, které jejich pěstování přináší.
(Poděkování: Práce byla na FAPPZ ČZU v Praze řešena za podpory Výzkumného záměru MSM 6046070901 a projektu VaV SP/3g4/132/07. Původní celé znění příspěvku bylo publikováno ve sborníku z odborného semináře „Aktuální témata v pícninářství a trávníkářství 2009“ pořádaného na ČZU v Praze 10. 12. 2009).

 

Klíčové informace

- V České republice dochází k nerovnoměrnému vývoji ve výměře pícnin na orné půdě a trvalých travních porostů.
- Tyto plodiny jsou důležité pro udržení úrodnosti půdy a zachování diverzity v krajině.
- Biomasu z pícnin a travních porostů lze efektivně využít pro výrobu bioplynu.

 

Ing. Pavel Fuksa, Ph.D.,

Na článku spolupracovali:
Ing. Petr Tluka (CZ Biom)
Ing. Josef Hakl, Ph.D. (ČZU v Praze)
 Ing. Jan Habart, Ph.D. (ČZU v Praze, CZ Biom)

Napsat komentář

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.

deník / newsletter

Odesláním souhlasíte se zpracováním osobních údajů za účelem zasílání obchodních sdělení.
Copyright © 2022 Profi Press s.r.o.
crossmenuchevron-down