Ohrožuje využívání zbytků po těžbě stromů zásoby živin v lesních půdách?

Zvyšující se požadavky na zužitkování zbytků po těžbě stromů při obnově lesa souvisí především s jejich využitím v energetice, kde jako obnovitelný zdroj mohou přispívat ke snižování výroby elektřiny a tepla z fosilních paliv, a tedy ke snižování emisí CO₂, zmírňování nárůstu skleníkových plynů v atmosféře a zpomalení změny klimatu.

Státní energetická koncepce České republiky z roku 2015 předpokládá nárůst využití biomasy pro energetické účely z 1879 GWh v roce 2015 na 4645 GWh v roce 2040. Avšak „lesní dendromasa“ a „lesní těžební zbytky“ představují pouze omezenou část z biomasy využitelné pro energetické účely.

Přes určitý pokles poptávky spojený s poklesem výkupní ceny lesní štěpky, je stále odvoz těžebních zbytků z lesa poměrně rozšířený. Je tomu tak jednak proto, že byly vybudovány energetické a jiné zdroje, které štěpku využívají, jednak proto, že se i při minimální výkupní ceně snižují vlastníkům náklady na likvidaci klestu a přípravu ploch před zalesňováním.

Odvoz štěpky z lesních porostů není v hospodářských lesích legislativně limitován. Ovšem jeho vliv na bilanci a zásobu živin v lesních půdách může být zásadní. V současné době je kvalita lesních půd z hlediska obsahu živin v řadě případů horší, než by šlo z jejich „tabulkových“ vlastností odvozovat v rámci lesnické typologie. To zvyšuje riziko pro trvalou udržitelnost kvality lesních půd.

Proto vědci z VÚLHM, v. v. i., dlouhodobě sledují a hodnotí obsah živin v lesních půdách na území celé České republiky. V rámci výzkumného projektu „Postupy lesnického hospodaření v lesích vyšších poloh pro zajištění udržitelné bilance živin, sekvestrace uhlíku a udržení organické hmoty v lesních půdách“ zpracovali certifikovanou metodiku „Doporučené metody nakládání s těžebními zbytky v lesních porostech s významnou produkční funkcí z hlediska udržitelnosti bilance hlavních živin“.

V ní shromáždili informace o půdním chemismu pro většinu cílových hospodářských souborů, stanovili rizika odvozu lesních těžebních zbytků pro bilanci živin v lesním ekosystému a doporučují základní opatření pro minimalizaci těchto rizik. Hlavní část výzkumu vědci realizovali na majetku Kinský Žďár, a. s.

Obr. Odběry vzorků povrchového humusu k další analýze, archiv VÚLHM

Pokud chceme zajistit princip trvalé udržitelnosti, je nutné odnášet z ekosystému nejvýše takové množství živin, které může být v době obmýtí nahrazeno zvětráváním hornin či atmosférickou depozicí. Přitom nelze zapomínat ani na další formy ztráty živin z ekosystémů, jako je vyplavování půdní a povrchovou vodou nebo v extrémních případech vodní či větrnou erozí.

Z hlediska odnosu živin se jako „nejbezpečnější“ jeví těžba a využití hroubí (kmenů s tloušťkou nad 7 cm) bez kůry. Zásoba živin a mikroprvků ve dřevě kmene je relativně nízká. Jinak tomu ale je, když z ekosystému odnášíme i další části biomasy. Již v šedesátých letech dvacátého století bylo prokázáno, že např. stromová metoda těžby, při které je vyvážena veškerá nadzemní biomasa, vede k narušení živinové bilance a na chudších stanovištích k rychlé degradaci a acidifikaci lesních půd.

Podíl nehroubí (větve a stromové vršky s tloušťkou do 7 cm) se v nadzemní biomase porostů pohybuje podle věku a dřeviny obvykle v rozsahu 10–15 %, avšak obsahuje daleko vyšší zásobu živin, než by tomuto poměru odpovídalo. Je tomu tak kvůli vyšší koncentraci těchto prvků v kůře a v asimilačních orgánech, které jsou v těchto částech biomasy významně zastoupeny.

Vědci například zjistili, že při odvozu veškerého nehroubí ze smrkového porostu se z lesního ekosystému oproti klasické těžbě ztratí dalších až 320 kg dusíku, 28 kg fosforu, 172 kg draslíku, 220 kg vápníku a 30 kg hořčíku z hektaru.

Obr. Zbytky po těžbě (větve, vršky stromů do 7 cm) připravené u cesty k odvozu

Zatímco v případě uhlíku tvoří dřevo kmene více než 80 % celkové biomasy, v případě dalších živin je situace značně odlišná. U draslíku a hořčíku je to zhruba polovina, u vápníku zhruba 45 %, u dusíku pouze třetina a u fosforu dokonce jen čtvrtina celkové zásoby těchto živin v biomase stromu. U dusíku a fosforu je vysoká zásoba zejména v jehličí a větvích, u bazických kationtů je podíl obsažený v jehličí nižší, významně jsou však obsaženy i v kůře kmene.

V rámci celého obmýtí při celkovém využití biomasy je z ekosystému odneseno dvakrát více dusíku a fosforu a nejméně o třetinu více bazických prvků než při klasickém odvozu pouze kmenů. Odběr těžebních zbytků může být rozhodující pro ekosystémovou zásobu dusíku, fosforu či draslíku. U vápníku a hořčíku je podíl v nehroubí nižší, ale významný – stále představuje třetinu až čtvrtinu celkové zásoby živiny. Vzhledem ke stavu lesních půd a zjištěné úrovni výživy porostů tak může odběr biomasy nehroubí představovat velké riziko pro výživu následujících generací lesa, zejména v případě fosforu, vápníku a hořčíku.

Výzkum ukazuje, že odběr nadměrného množství biomasy z ekosystému je z hlediska živinové bilance vždy rizikový. Toto riziko významně narůstá v případě odnosu těch částí biomasy, které jsou bohaté na živiny – tedy asimilačních orgánů a větví, které mají vysoký podíl kůry, v níž jsou koncentrovány bazické prvky.

Obr. Odběry vzorků pro stanovení biomasy vzorníkových stromů a instalace gravitačních lyzimetrů

U hlavních živin v lesních půdách je limitní faktor zejména obsah vápníku, jehož přístupné formy jsou nedostatečné na větší části území ČR. Vzhledem k horninovému podloží je navíc možnost doplnění vápníku zvětráváním na většině lokalit omezená.

Problematická je rovněž situace u fosforu, jehož nízké obsahy v půdách lze sledovat prakticky napříč všemi stanovištními podmínkami. Pro příjem fosforu je často rozhodující symbióza s mykorrhizními houbami a v některých případech může být tento prvek pravděpodobně přijímán přímo z organických vazeb.

Tradičně býval za limitující faktor růstu lesních porostů považován dusík. To v současné době již neplatí. Kvůli historické i současné depoziční zátěži jsou přinejmenším svrchní vrstvy minerální půdy na dusík poměrně bohaté. Zvýšená dostupnost tohoto prvku ovlivňuje zřejmě jak zvýšený přírůst dřevin, tak změny v druhovém složení přízemní vegetace. Ve vyšších a horských polohách pak často vzniká výrazná nerovnováha mezi dostupností dusíku a nedostatkem bazických prvků, což může dále negativně ovlivňovat výživu i zdravotní stav lesních porostů.

Doporučení vědců pro nakládání s lesními těžebními zbytky (LTZ)

Pro vlastníky a správce lesních majetků

► V cílových hospodářských souborech (CHS) označených jako nevhodné pro využití LTZ ponechávat nehroubí v lesních porostech. Přiměřeného množství klestu lze dosáhnout v případě clonných sečí a dostatečně malých obnovních prvků. Pokud je to z technologického hlediska nutné, odvážet pouze minimální množství LTZ. Je nutné počítat s potřebou doplnění živin formou přihnojení při výsadbě, v odůvodněných případech i chemickou meliorací středně starých a dospělých lesních porostů.

► V CHS s vysokým rizikem využívat LTZ pouze omezeně, zajistit si pro konkrétní lokality předchozí analýzy půdy (možnost využití poradenských služeb), z lesních porostů nevyvážet více než třetinu LTZ, ostatní v optimálním případě štěpkovat, případně zapracovat půdní frézou. Počítat s nutností doplnění živin formou přihnojení při výsadbě, v odůvodněných případech i chemickou meliorací středně starých a dospělých lesních porostů.

►V CHS se středním rizikem využívat LTZ omezeně, zajistit si pro konkrétní lokality předchozí analýzy půdy (možnost využití poradenských služeb), z lesních porostů nevyvážet více než polovinu LTZ, ostatní v optimálním případě štěpkovat, případně zapracovat půdní frézou. Podle výsledků půdních analýz zvážit možnost doplnění živin formou přihnojení při výsadbě. V případě pravidelných dodávek LTZ pro energetické účely (lokální spalovny biomasy) zvážit možnost návratu živin ve formě využití popela z těchto zdrojů.

► V CHS s mírným rizikem využívat LTZ maximálně ze dvou třetin. V případě pravidelných dodávek LTZ pro energetické účely (lokální spalovny biomasy) zvážit možnost návratu živin ve formě využití popela z těchto zdrojů.

► Ve všech případech využívat LTZ primárně bez asimilačních orgánů.

Pro státní správu lesů:

► Koordinací současných aktivit zajistit harmonizovaný systém sledování a pravidelného vyhodnocování vlastností lesních půd a výživy lesních porostů.

► Nadále v dostatečné míře podporovat poradenskou činnost pro vlastníky a správce lesních majetků v oblasti výživy dřevin.

► Zajistit podporu vlastníků a správců lesních majetků pro využití LTZ v lesních porostech (štěpkování, frézování, zapracování do půdy).

► Podpořit možnosti využívání popela ze spalování biomasy pro doplnění živin v lesních porostech.

► V odůvodněných případech podporovat doplnění živin formou hnojení či vápnění lesních půd

Metodika byla zpracována při řešení projektu TH02030659 „Postupy lesnického hospodaření v lesích vyšších poloh pro zajištění udržitelné bilance živin, sekvestrace uhlíku a udržení organické hmoty v lesních půdách“.

Metodika „Doporučené metody nakládání s těžebními zbytky v lesních porostech s významnou produkční funkcí z hlediska udržitelnosti bilance hlavních živin“ je ke stažení na: https://www.vulhm.cz/files/uploads/2021/11/LP_3_2021.pdf. (1.2.2022)