Rövid vágásfordulójú energetikai ültetvények lombtömegének vizsgálata, szénkörforgalomban betöltött szerepe

Az Alföldi Erdőkért Egyesület őszi Kutatói Napján „Rövid vágásfordulójú energetikai ültetvények lombtömegének vizsgálata, szénkörforgalomban betöltött szerepe” címmel tartott előadást Szalay Dóra, Dr. Borovics Attila és Dr. Bidló András a Nyugat-magyarországi Egyetem Erdőmérnöki Karáról és az Erdészeti Tudományos Intézettől. Előadásuk anyagát most az Erdő-Mező Online is közzé teszi.

h i r d e t é s

Az Alföldi Erdőkért Egyesület engedélyével a Kutatói Nap többi előadása is olvasható az Erdő-Mező Online portálon! A cikk alján ajánlót és tartalomjegyzéket is talál! RÖVID VÁGÁSFORDULÓJÚ ENERGETIKAI ÜLTETVÉNYEK LOMBTÖMEGÉNEK VIZSGÁLATA, SZÉNKÖRFORGALOMBAN BETÖLTÖTT SZEREPE Szalay Dóra1 - Dr. Borovics Attila2 - Dr. Bidló András1 1 Nyugat-magyarországi Egyetem, Erdőmérnöki Kar 2 Erdészeti Tudományos Intézet Összefoglalás Az energetikai ültetvények CO2-mérlegének szempontjából kiemelkedő jelentőségű a lombtömeg meghatározása. A vizsgálatokhoz 4 fajta/faj került kiválasztásra, az olasz származású Populus x euramericana ’I-214’, a hazai nemesítésű Populus x euramericana ’Koltay’, valamint a Robinia pseudoacacia és a Salix alba ’Drávamenti’. Kutatásaink során arra a megállapításra jutottunk, hogy a vizsgált területen a magyar nemesítésű ’Koltay’ nyárfajta az olasz nyárfajtával szemben magasabb lombtömeg hozamokat produkál párhuzamosan az intenzívebb növekedéssel, azonban a 4 fajta/faj közül a 3 éves akác esetében kaptuk a legmagasabb lombtömeget egy hektárra vonatkoztatva. Ekkor az ültetvény teljes 20 éves élettartama alatt 3 éves vágásforduló esetén a talajba jutatott C mennyiség mintegy 37 t hektáronként, amelynek csupán 13%-a kerül a vizsgált fűz esetén a talajba. Bevezetés, célkitűzés A jelen tanulmány célja a rövid vágásfordulójú energetikai ültetvények lombtömeg vizsgálat eredményeinek ismertetése, egy, kettő és három éves sarjak esetében. A lombtömeg mennyiségét befolyásoló tényezők bemutatása, korreláció analízis segítségével a sarj fatömege és lombtömege közti összefüggések felírása. A lomb által a talajfelszínre juttatott szén tömegének ismertetése, a talajba juttatott tápanyag szempontjából legkedvezőbb vágásforduló kiválasztása. Az energetikai célú biomassza termesztés egyik lehetséges formája a sarjaztatásos energetikai ültetvények létesítése. A 45/2007. (VI. 11.) FVM rendelet szerint sarjaztatásos típusú fás szárú energetikai ültetvény kizárólag nyár, fűz és akác fajokból létesíthető. A jelenleg hazánkban telepített ültetvények nagysága 2338 ha, amelynek legnagyobb részét, mintegy 72%-át a nemesnyár alkotja [NÉBIH, 2013], mivel a rendelkezésre álló területek hasznosítására leginkább ezek alkalmasak [Borovics et. al., 2013]. A fűz az ültetvények 19%-át, míg az akác 9%-át teszi ki [NÉBIH, 2013]. Munkánk során a minél jobb összehasonlíthatóság kedvéért mindhárom fafajt vizsgáltuk. A fa a levélen keresztül veszi fel szén-dioxid formájában a szenet annál nagyobb mennyiségben, minél nagyobb lombtömeggel, illetve levélfelülettel rendelkezik [Ibity, 1955]. Számítások szerint egy lombköbméter asszimiláló felület egy évben, a vegetációs időszakban 440 gramm oxigént termel és 590 gramm szén-dioxidot dolgoz fel [Radó, 1999]. A teljes karbon mérlegben a levélzetnek tehát kiemelkedő szerepe van. A teljes C megkötés a rövid vágásfordulójú ültetvényeknél lényegesen magasabb, mint az egynyári szántóföldi növények esetében, de elmarad a kifejlett erdőkéhez képest. A megnövekedett C koncentráció a rövid vágásfordulójú ültetvények talajában nagyrészt a magas éves lombavar mennyiségnek köszönhető, átlagosan 1-5 t/ha/év. [Boman-Turnbull, 1997]. Így a könnyen felvehető C forrás fő tömegét alkotja a talajlakó mikroorganizmusok számára a lombhullásból származó avar [Huang and Schoenau, 1996]. Rubino és mtársai avarmanipulációs vizsgálatokat végeztek, amelyben megállapították, hogy egy év elteltével a talajfelszínre hullott levélavar elvesztette körülbelül 80%-át az eredeti súlyának. Az avar C-tartalmának nagy része (67±12%-a) inputként a talajba került, amely kétszer annyi, mint a légkörbe felszabaduló CO2 mennyiség (30±3%) [Rubino et al., 2010]. A vizsgált fafajok faanyagának és levélzetének C tartalma irodalmi adatok alapján nem mutat túl nagy eltéréseket. Elemanalizátoros vizsgálatok során a törzs 49,0-49,4%, a levélzet 43-56%-os értéket mutat (Heller et al., 2003; Rahmonov, 2009). A rövid vágásfordulójú fás szárú energetikai ültetvények a szántóföldi növényekhez képest sokkal kevesebb mesterséges tápanyag utánpótlást igényelnek (Gustafsson et al., 2007). A sokkal alacsonyabb művelési és műtrágyázási igénynek köszönhetően sokkal alacsonyabb a karbon lábnyomuk a bioüzemanyag alapanyagának termesztésével szemben is (Heller et al., 2004). Anyag és módszer A méréseket az ERTI bajti energetikai kísérleti ültetvényén végeztük, amelyen 2007 áprilisában 3,00*0,40 m-es hálózatban, 3 ismétlésben, 66 sorban, soronként 100 egyed került ültetésre. Az egyes sorokban különböző klónokat telepítettek. A terület gyertyános-tölgyes klímában lévő, többletvízhatástól független, vályog fizikai féleségű, mély termőrétegű öntés erdőtalaj. Az ültetvény előnye, hogy egyazon területen azonos talaj és klimatikus viszonyok között több fafaj illetve klón is megtalálható, egy, kettő és három éves korban. Ezek közül négy széles körben elterjedt, köztermesztésben lévő fajtát választottunk ki: Populus x euramericana ’I-214’, Populus x euramericana ’Koltay’, Robinia pseudoacacia, Salix alba ’Drávamenti’. A vizsgálatokat a tövek esetében 4-szeres ismétlésben végeztük el, a minták véletlenszerűen kerültek kiválasztásra. A mérések elvégzésére 2013. augusztus és szeptember hónapokban került sor, amikor a levelek már teljes méretükben és tömegükben jelen vannak, de a lombhullás még nem indult meg. A terepi mérések során vizsgáltuk az egy tőhöz tartozó sarjszámot, a sarjak tömegét, tőátmérőjét, mellmagassági átmérőjét, magasságát és a sarjakhoz tartozó lombtömegeket. Meghatároztuk a levelek nedvesség tartalmát, majd ebből kiszámítottuk a szárazanyagra vonatkoztatott tömeget. Hasonló laboratóriumi vizsgálatokat végeztünk a faanyagra vonatkozóan. Az adatok kiértékelését a STATISTICA 11 szoftverrel és Microsoft Excel táblázatkezelővel végeztük. Eredmények Az első vegetációs időszak utáni visszavágás a második évtől intenzív sarjképzésre készteti a növényeket. A kísérletben vizsgált növényanyag közül a ’Koltay’ nyár és a ’Drávamenti’ fűz esetében figyeltük meg a legmagasabb hajtásszámot. A ’Koltay’ fajta és az akác esetében a kor növekedésével egyes vesszők visszafejlődnek, esetenként elhalnak. Az olasz származású ’I-214’ fajta, valamint a fűz esetében a korral emelkedik az egy tőhöz tartozó sarjak száma. Az 1. táblázatból jól leolvasható, hogy a fűz esetében a magas sarjszámnak köszönhetően kevésbé intenzív a magassági növekedés, ezzel ellentétben az akácnál és a nyaraknál az egyes sarjak több mint 4 méteres magasságot is elérnek a 3. évben. Jól látható a különbség az 1. ábrán az egyes fajták ágszerkezetében. Az olasz nyárnál és az akácnál sokkal erőteljesebb oldalágak alakultak ki, míg a Koltay nyár és a fűz esetében vagy nem, vagy gyengébb oldalágak figyelhetők meg. Éppen az oldalágak miatti jelentős eltérések miatt a vizsgált mellmagassági átmérők a különböző energetikai ültetvények esetében nem adnak lehetőséget az összehasonlításra. A nagy mennyiségű levél sűrű ágrendszert igényel. Így az ’I-214’ és az akác esetében, a harmadik évben az alacsonyabb faanyag hozam ellenére magasabb lombtömeg arányt állapítottunk meg a többi fajtával szemben. A 2. ábrán az is jó megfigyelhető, hogy az évek során a sarjtömegének növekedésével párhuzamosan, a lombtömeg arány csökken. Ugyanakkor a hektáronként keletkező lomb tömege az évek során növekszik, a fafajok között akár 6 t/ha-os különbségek is létre jöhetnek a harmadik évre, lásd 3. ábra. energetika__tabl1

Statisztikai elemzéseket végeztünk arra vonatkozóan, hogy mely az általunk vizsgált fenológiai paraméter mutatja a lombtömeggel a legerősebb összefüggést. A korrelációs analízis eredményeként azt tapasztaltuk, hogy a lombtömeget a sarj fatömegével jellemezhetjük a legjobban. A fatömeg és a lombtömeg közötti korreláció analízis segítségével sikerült a korrelációs egyenes egyenletét meghatároznunk. Ezzel a későbbiekben a sarj fatömegének ismeretében meghatározható az ültetvény által a talajfelszínre juttatott lombmennyiség, azon keresztül a C tömege. A módszer előnye, hogy nincs szükség az ültetvény töveinek kivágására, mint azt a jelen kísérletben tettük, hanem elegendő a lombtömeg megállapításához az ültetvény betakarítása során a fahozamok ismerete, lásd 2. táblázat. energetika__tabl3

A harmadik táblázatban összefoglaltuk a lomb szerepét a különböző vágásfordulójú ültetvények esetében, az ültetvény 20 éves fenntartása alatt. A talaj szerves anyag tartalmának növelése szempontjából a három éves ’Koltay’ nyár és akác ültetvények bizonyulnak a legkedvezőbbnek. energetika__tabl4

Mint látható a magas lombtömeg kiemelkedő jelentőségű a teljes karbon mérlegben, hiszen a levélzetnek nagy szerepe van a talaj humusztartalmának megtartásában, sőt növelésében is. A magas lombtömeg és a belőlük képződött humusz javítja a talajtulajdonságokat, így csökkentheti a trágyázási igényt és ezzel elősegítheti a gépek által kibocsátott emisszió csökkentését. Köszönetnyilvánítás A kutatás az Európai Unió és Magyarország támogatásával a TÁMOP 4.2.4.A/2-11-1-2012-0001 azonosító számú „Nemzeti Kiválóság Program – Hazai hallgatói, illetve kutatói személyi támogatást biztosító rendszer kidolgozása és működtetése konvergencia program” című kiemelt projekt keretei között valósult meg. Irodalomjegyzék 1. 45/2007. (VI. 11.) FVM rendelet a fás szárú energetikai ültetvények telepítésének engedélyezése, telepítése, művelése és megszüntetése részletes szabályairól, valamint ezen eljárások igazgatási szolgáltatási díjáról 2. Borovics A.; Csiha I.; Benke A. (2013): Az energetikai ültetvények fajtaválasztéka. Dendromassza alapú energiaforrások. Projektkiadvány. p. 12-15. Nyugat-magyarországi Egyetem Kiadó. Budapest. 3. Bowman U, Turnbull J (1997) Integrated biomass energy systems and emission of carbon dioxide. Biomass Bioenergy 13:333-343 4. Gustafsson J, Larsson, S, Nordh, N-E (2007) Manual for Salix growers (In Swedish), Lantmännen Agroenergi AB/Salix, Örebro, Sweden. 5. Heller M. C.; Keoleiana G. A.; Volk T. A. (2003): Life cycle assessment of a willow bioenergy cropping system. Biomass and Bioenergy 25. 147 – 165. 6. Heller M. C., Keoleian G. A., Mann M. K., Volk T. A. (2004): Life cycle energy and environmental benefits of generating electricity from willow biomass. Renewable Energy 29(7): 1023-1042. 7. Huang WZ, Schoenau JJ (1996) Forms, amounts and distribution of carbon, nitrogen, phosphorus, and sulfur in a boreal aspen forest soil. Can J Soil Sci 76:373–385 8. Ibity, Á. (1955): A természetes felújítás hozamfokozó hatásáról. Erdészeti Lapok, 1955. június (http://www.erdeszetilapok.hu/?page=arch_view&id=5937) 9. NÉBIH (2013) http://www.nebih.gov.hu/szakteruletek/szakteruletek/erdeszeti_igazgatosag/kozerdeku_adatok/adatok 10. Radó D. (1999): Fasorok EU-módszer szerinti értékelése. Lélegzet 1999/7–8 11. Rahmonov O. (2009): The chemical composition of plant litter of black locust (Robinia pseudoacacia L.) and its ecological role in sandy ecosystems. Acta Ecologica Sinica 29. 237–243. 12. Rubino M.; Dungait, J.A.J.; Evershed, R.P.; Bertolini, T.; De Angelis, P.; D’Onofrio, A. (2010): Carbon input belowground is the major C flux contributing to leaf litter mass loss p. 1009-1016: Evidences from a 13C labelled-leaf litter experiment. Soil Biology & Biochemistry 42. ------------ A következő napokban az alábbi előadás-anyagokat is olvashatja portálunkon az Alföldi Erdőkért Egyesület Kutatói Napjáról: - A lakitelki erdők leírása, különös tekintettel az őshonosság tükrében – ELOLVASOM >>> - Az őshonosság fogalmával kapcsolatos elvárások és kétségek - ELOLVASOM >>> - A Két Víz közének védett és Natura 2000 erdei a változó környezeti viszonyok mellett - ELOLVASOM >>> - A Szatmár-Beregi kocsányos tölgyesek erdőgazdálkodási tapasztalatai - ELOLVASOM >>> - Fehérnyár klónok teljesítményvizsgálata alföldi száraz, homoki termőhelyen - ELOLVASOM >>> - Őshonos nyárfajok genetikai változatossága a Dunántúlon - ELOLVASOM >>> - Szolnoki árapasztó csatornában végzett beavatkozások árvízre gyakorolt hatásai - ELOLVASOM >>> - Új hazai, ERTI szelekciójú fűz klón teljesítmény vizsgálata szabadalmi bejelentés megalapozására - ELOLVASOM >>> - Szelektált akác származások virágzásbiológiai vizsgálata Tiszántúl száraz homoki termőhelyen - ELOLVASOM >>> - Kocsányos tölgy állomány talajnedvességének változása lékes felújítás során - ELOLVASOM >>> - Hazai kocsánytalan tölgy állományok faanyag-minőségi kérdései- ELOLVASOM >>> - Kisalföldi nemesnyár hibridek szárítása – ELOLVASOM >>> - A magyarországi erdők energetikai célra hasznosítható faanyaga – ELOLVASOM >>> - Energetikai ültetvények égési jellemzőinek vizsgálata – ELOLVASOM >>> - A biomassza termesztés és feldolgozás függősége a klímaváltozástól - ELOLVASOM >>> - Rövid vágásfordulójú energetikai ültetvények lombtömegének vizsgálata, szénkörforgalomban betöltött szerepe –---- - Forvarderek alkalmazási lehetőségei napjainkban - ELOLVASOM >>> - Talajművelő szerszám végeselem modellezése ELOLVASOM >>> - Repceszárból előállított pellet hasznosításának ökoenergetikai kérdései - ELOLVASOM >>> (Forrás: aee.hu – Engedéllyel közzétéve: Erdő-Mező Online – www.erdo-mezo.hu)