INSTYTUT BADAWCZY LEŚNICTWA. Zakład Hodowli Lasu SYNTEZA

Transkrypt

1 INSTYTUT BADAWCZY LEŚNICTWA Zakład Hodowli Lasu SYNTEZA ODNOWIENIE NATURALNE SOSNY ZWYCZAJNEJ JAKO ELEMENT STRATEGII EKOSYSTEMOWEGO ZAGOSPODAROWANIA LASU Temat badawczy 8-U-36 sfinansowany ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej na zamówienie Ministra Środowiska (umowa nr 285/05/WN50/NE-PR-Tx/D) Okres realizacji tematu: DOKUMENTACJA KOŃCOWA Autor: mgr inż. Sergii Boiko Ukraiński Państwowy Instytut Badawczy Leśnictwa I Melioracji Leśnej im. G. N. Wysockiego w Charkowie Sękocin Stary, wrzesień

2 ODNOWIENIE NATURALNE SOSNY ZWYCZAJNEJ JAKO ELEMENT STRATEGII EKOSYSTEMOWEGO ZAGOSPODAROWANIA LASU. W przeglądzie literatury omówiono istotę ekosystemowego podejścia do zagospodarowania lasu, a także następujące zagadnienia: hodowla dwu- i wielogeneracyjnych drzewostanów sosnowych, czynniki limitujące powstawanie i rozwój naturalnego odnowienia sosny (siedliskowe, klimatyczne, drzewostanowe, klęskowe), sposoby samosiewnego odnawiania sosny, wpływ cięć, przygotowania gleby i innych zabiegów, struktura przestrzenna odnowienia naturalnego, ocena jakości odnowienia, odnowienie naturalne sosny w różnych częściach jej areału z uwzględnieniem specyfiki warunków klimatycznych. Doświadczenia przeprowadzone na 11 powierzchniach badawczych: 1. Nadl. Józefów (pow. nr 1) 2. Nadl. Zawadzkie (pow. nr 2, 3, 4) 3. Nadl. Ostrów Mazowiecka (pow. nr 5) 4. Nadl. Świerczyna (pow. nr 6, 7) 5. Nadl. Gubin (pow. nr 8, 9) 6. Nadl. Stare Jabłonki (pow. nr 10) 7. Nadl. Miłomłyn (pow. nr 11). Powierzchnia nr 1 w Nadl. Józefów, Leśn. Fryszarka, oddz. 98m (RDLP Lublin) w VI Krainie przyrodniczo-leśnej Małopolskiej, Dzielnicy Niziny Sandomierskiej na siedlisku Bśw, założona została w 1953 roku jako stała powierzchnia doświadczalna Zakładu Hodowli Lasu IBL w badaniach możliwości wykorzystania starszych odnowień podokapowych sosny. Pomiar podrostu wykonano w 1954 roku przed cięciem uprzątającym na 5 transektach o szerokości 2 m i długości 200 m, co wynosiło 10% całkowitej powierzchni doświadczalnej. Cięcie uprzątające wykonano w r. Przed przystąpieniem do cięcia dokonano zabiegu ogławiania koron na 94% drzew drzewostanu macierzystego. W 2007 roku na powierzchni wykonano pomiar wszystkich drzew drzewostanu pochodnego, powstałego z podrostu z roku Drzewostan ten o liczbie drzew 422 szt./ha, miał średnią pierśnicę 28.8 cm i średnią wysokość 26.1 m. Powierzchnie nr 2, 3 i 4 założone zostały w 1957 roku w Nadl. Zawadzkie, Leśn. Piotrowina, oddz. 143 k (RDLP Katowice) na siedlisku Bśw. Nadl. Zawadzkie znajduje się 2

3 w V Krainie przyrodniczo-leśnej Śląskiej i Dzielnicy Równiny Opolskiej. Powierzchnie te, podobnie jak pow. nr 1, należą do stałych powierzchni ZHL, na których prowadzono próby odsłaniania podrostów. W 1955 r. wykonano cięcie uprzątające, zróżnicowane pod względem wykonania. Na pow. nr 2 wykonano ogławianie drzew, a zrywkę prowadzono po szlakach zrywkowych. Na pow. nr 3. ścinkę drzew wykonano bez ogławiania, zrywkę prowadzono po szlakach zrywkowych. Na pow. nr 4. ścinkę wykonano sposobem ówcześnie stosowanym, bez szlaków zrywkowych. Celem takiego postępowania miało być określenie najlepszej metody odsłaniania podrostów. W 2007 roku pomierzono na powierzchniach nr 2, 3 i 4-613, 582 i 758 szt./ha drzew pochodzenia naturalnego, o średnich pierśnicach od 22 do 26 cm i wysokości m. Powierzchnia nr 5 w Nadl. Ostrów Mazowiecka, Leśn. Turka, oddz. 15 c (RDLP Warszawa), założona została w 1967 roku, jako stała powierzchnia ZHL, na której badano warunki powstawania i wykorzystania odnowień naturalnych sosny. Nadl. Ostrów Mazowiecka położone jest w IV Krainie przyrodniczo-leśnej Mazowiecko-Podlaskiej, Dzielnicy Niziny Podlaskiej i Wysoczyzny Siedleckiej. Drzewostanem macierzystym była sosna w wieku 120 lat, o średniej pierśnicy 37.5 cm i wysokości 25.3 m na siedlisku Bśw. Powierzchnia o wymiarach 450 x 40 m podzielona została na 9 działek (3 działki w 3 powtórzeniach). Na każdej z działek było 6 pasów szerokości 5 m i długości 40 m, na których gleba była przygotowana dwoma narzędziami: pługiem odkładnicowym PGL, broną talerzową, trzeci wariant to pasy bez przygotowania gleby kontrolny. W 1967 roku na każdej działce drzewostan został zredukowany do jednego z trzech stopni zadrzewienia 0.3, 0.5 i 0.7. W 1968 roku nastąpił pierwszy obsiew nasion. W następnych latach obserwowane były kolejne obsiewy. W 2006 roku przeprowadzono pomiar drugiego piętra powstałego z samosiewu z roku 1968 i kolejnych lat. W pierwszym piętrze nadal znajduje się drzewostan macierzysty, którego zadrzewienie niewiele się zmieniło od początku doświadczenia. Zróżnicowanie drzew II piętra jest wynikiem warunków początkowych oraz przebiegu wzrostu i rozwoju samosiewu. W wariancie zadrzewienia 0.3 jest obecnie w porównaniu z pozostałymi wariantami najmniej drzew (1264 szt./ha) przy największej średniej pierśnicy (12.0 cm) i wysokości (13.2 m). Warianty 0.5 i 0.7 są do siebie podobne więcej drzew niż w wariancie 0.3 (ponad 1800 szt./ha), lecz o mniejszych rozmiarach: średniej pierśnicy (8.8 i 9.3 cm) i wysokości (około 10 m). Sposób przygotowania gleby ma wpływ na liczebność na glebie przygotowanej pługiem występuje najwięcej drzew (1847 szt./ha), najmniej na stanowisku kontrolnym, bez przygotowania gleby (1431 szt./ha). Sposób przygotowania gleby w niewielkim stopniu 3

4 wpłynął na zróżnicowanie pierśnicy i wysokości. W latach 2007 i 2008 założono serię nowych powierzchni. Powierzchnie 6 i 7 założono w Nadl. Świerczyna (RDLP Szczecinek) w 2007 roku, na obszarze III Krainy przyrodniczo-leśnej Wielkopolsko-Pomorskiej, Dzielnicy Pojezierza Krajeńskiego. Wymiary każdej z powierzchni wynosiły 20 x 20m. Pow. nr 6 - w Leśn. Laski, oddz. 123 h, na siedlisku BMśw. Występuje na niej podrost pochodzenia naturalnego w liczbie 9375 szt./ha w wieku do 14 lat, o średniej pierśnicy 4.2 cm i wysokości 4.3 m. Powierzchnia nr 7 w Leśn. Jeleni Stok, oddz. 147 f, na siedlisku Bśw. Występuje na niej podrost pochodzenia naturalnego w liczbie 5825 szt./ha w wieku lat, o średniej pierśnicy 5.7 cm i wysokości 5.6 m. W 2008 roku założono dwie powierzchnie nr 8 i 9 w Nadl. Gubin (RDLP Zielona Góra), w III Krainie Wielkopolsko-Pomorskiej, Dzielnicy Pojezierza Lubuskiego. Obie powierzchnie są na siedlisku BMśw. Wymiary powierzchni wynoszą 40 x40 m. Przez środek powierzchni przebiegają dwa rzędy poletek pomiarowych (razem 8 sztuk) o wymiarach 5 x 5m (25m 2 ), na których pomierzono podrost. Na obu powierzchniach występuje w I piętrze drzewostan macierzysty. Powierzchnia nr 8 - Leśn. Dębowiec, oddz. 114 c. Pod okapem drzewostanu macierzystego w wieku 145 lat o zadrzewieniu 1.0 i bonitacji II.6 występuje podrost w liczbie 8850 szt./ha i wieku od 10 do 25 lat. Średnia pierśnica cm, średnia wysokość 4.2 m. Powierzchnia nr 9 - Leśn. Dębowiec, oddz. 147 f. Pod okapem drzewostanu macierzystego w wieku 105 lat o zadrzewieniu 0.75 i bonitacji II.3 występuje podrost w liczbie 8100 szt./ha i wieku do 30 lat. Średnia pierśnica cm, średnia wysokość 5,8 m. Powierzchnia nr 10 w Nadl. Stare Jabłonki (RDLP Olsztyn), Leśn. Laski, oddz. 140b położona jest w II Krainie Mazursko-Podlaskiej, Dzielnicy Równiny Mazurskiej. Założona w 2007 r. Wymiary powierzchni - 10 x 20 m. Podrost pochodzenia naturalnego w liczbie szt./ha w wieku do9 lat, grubości d 0,5-3.4 cm i wysokości 2.5 m. Typ siedliskowy BMśw. Powierzchnia nr 11 założona w 2007 r. w Nadl. Miłomłyn (RDLP Olsztyn), Leśn. Dragalice, oddz. 11h (I Kraina Bałtycka, Dzielnica Pojezierza Iławsko-Brodnickiego). Wymiary powierzchni - 10 x 20 m. Podrost pochodzenia naturalnego w liczbie szt./ha w wieku do 6 lat, grubości d 0,5-2.0 cm i wysokości 1,3 m. Typ siedliskowy LMśw. 4

5 Na pow. badawczej nr 5 najwyższą liczebność drzew odnowienia naturalnego w latach 1974 (21583 szt./ha) i 2006 (1858 szt./ha) zaobserwowano przy zadrzewieniu okapu górnego 0,5. Najniższa przy zadrzewieniu 0,3 (odpowiednio szt./ha i 1264 szt./ha). Przy uwzględnieniu sposobu przygotowania gleby najwyższą liczebność drzew odnowienia naturalnego w latach 1974 (36250 szt./ha) i 2006 (1847 szt./ha) zaobserwowano w wariancie przygotowania gleby pługiem odkładnicowym. Najniższa (9361 i 1431 odpowiednio) na stanowisku kontrolnym. Przy równoczesnym uwzględnieniu sposobu przygotowania gleby i stopnia zadrzewienia okapu górnego najwyższa liczebność drzew odnowienia naturalnego w latach 1974 i 2006 zaobserwowano w wariancie przygotowania gleby pługiem odkładnicowym przy zadrzewieniu okapu górnego 0,5. Najniższa w roku 1974 na stanowisku kontrolnym przy zadrzewieniu okapu górnego 0,3 (7583 szt./ha), w roku 2006 w wariancie przygotowanym broną talerzową przy zadrzewieniu okapu górnego 0,3 (1208 szt./ha). Największą długość koron drzew (5,8 m) stwierdzono również przy zadrzewieniu 0,3. Przy małej liczebności podrostów większe odległości między drzewami zwiększyły dostęp światła i ograniczyły proces oczyszczania się koron. Na powierzchni badawczej Nr 1 rozkłady pierśnic, wysokości całkowitej, długości koron i smukłości odnowienia naturalnego przed cięciem uprzątającym z roku 1954 miały wyraźną prawostronną skośność, czyli przeważały drzewa o mniejszych rozmiarach i mniejszej smukłości. Rozkład pierśnic, wysokości całkowitej, długości korony i smukłości odnowienia naturalnego po upływie 52 lat po cięciu uprzątającym (2007 r.) zbliża się do normalnego. Najwyższa liczebność przed cięciem szt./ha, po upływie 53 lat po cięciu 422 szt./ha. Przed cięciem uprzątającym największą była zmienność pierśnic (współczynnik zmienności - 77,5%) w porównaniu z pozostałymi cechami biomorfologicznymi, najmniejsza (21,6%) wieku. Po upływie 53 lat po cięciu największa jest zmienność długości korony (19,4%), najmniejsza (8,6 %) wysokości całkowitej. Na pow. badawczych 2, 3, 4 w Nadl. Zawadzkie rozkłady pierśnic, wysokości całkowitej, wysokości osadzenia koron, długości koron i smukłości odnowienia naturalnego przed cięciem uprzątającym z roku 1957 miały wyraźną prawostronną skośność, czyli przeważały drzewa o mniejszych rozmiarach i mniejszej smukłości. W przypadku rozkładu wieku podrostów przed cięciem uprzątającym na powierzchniach 2 i 4 występowała prawostronna skośność, rozkłady te miały dwa ekstrema, co świadczy o podziale populacji na dwie grupy wiekowe. Rozkład pierśnic, wysokości całkowitej, wysokości osadzenia korony, długości korony, względnej długości korony i smukłości strzał odnowienia 5

6 naturalnego po upływie 50 lat po cięciu uprzątającym (2007 r.) zbliża się do normalnego. Przed cięciem uprzątającym na wszystkich powierzchniach badawczych największą była zmienność pierśnic, najmniejsza - wieku w porównaniu z pozostałymi cechami biomorfologicznymi. Po upływie 50 lat po cięciu na powierzchni 3 największa jest zmienność długości korony, a na powierzchniach nr 2 i 4 smukłości strzały. Rozkłady cech biometrycznych (grubości, wysokości i smukłości) na powierzchniach badawczych na pow. nr 8, 9, 11 mają wyraźną prawostronną skośność, co świadczy o tym, że przeważają drzewa o mniejszych rozmiarach i mniejszej smukłości. Rozkład pierśnic na powierzchni badawczej nr 6 ma wyraźną prawostronną skośność, co świadczy o tym, że przeważają drzewa o mniejszych pierśnicach. Na pow. nr 6 i 7 największą zmiennością charakteryzowała się pierśnica (49,3% i 56,2%), najmniej zmienna była wysokość całkowita (22,7% i 30,8%). Na pow. nr 8 i 9 największą zmiennością charakteryzowała się pierśnica (63,1% i 70,1%), najmniej zmienna była smukłość strzały (26,9% i 33,8%). Na pow. nr 10 i 11 największą zmiennością charakteryzowała się grubość strzały (44,9% i 56,4%), najmniej zmienna była smukłość (22,7% i 30,8%). Cięcie odsłaniające spowodowało zdecydowaną poprawę jakości drzew odnowienia naturalnego na wszystkich działkach. Najwięcej drzew pierwszej klasy jakości pnia i 1 klasy biosocjalnej było przy zadrzewieniu 0.5, natomiast przy zadrzewieniu 0,3 mniej było drzew 1 klasy jakości pnia niż przy zadrzewieniu 0.5, a przy zadrzewieniu 0,7 było mniej drzew 1 klasy socjalnej, niż przy zadrzewieniu 0.5. Sposób uprawy gleby nie wywierał wpływu na cechy biosocjalne odnowienia naturalnego. Wyniki analizy wzorca rozmieszczenia drzew na powierzchniach badawczych pozwoliły stwierdzić skupiskowość rozmieszczenia drzew na 8 działce na pow. nr 5 i losowość rozmieszczenia drzew na pow. nr 11. Wyniki badań wskazują, iż naturalne odnowienie sosny jest istotnym wzbogaceniem różnorodności metod regeneracji najważniejszego gatunku lasotwórczego w Polsce. Odnowienie naturalne sosny obarczone jest większym ryzykiem hodowlanym niż odnowienie sztuczne, nawet w sprzyjających warunkach siedliskowych i przy prawidłowym wykonaniu zabiegów hodowlano-ochronnych, takich jak przygotowanie gleby, cięcia odnowieniowe i pielęgnacja podrostu. 6

7 Otrzymanie nowego pokolenia sosny drogą naturalnego obsiewu wymaga uwzględnienia wielu czynników, w tym w dużym stopniu nieprzewidywalnych i niezależnych od człowieka (warunki pogodowe), i przewidywalnych, których znajomość jest niezbędna do podjęcia decyzji o przeznaczeniu drzewostanu do naturalnego odnowienia (stan zdrowotny i jakość drzewostanu, siedlisko, warunki klimatyczne) oraz całkowicie zależnych od gospodarza zabiegów hodowlanych, które współdecydują o powodzeniu procesu odnowienia naturalnego. Obsiew górny jest jednym ze skutecznych sposobów odnowienia naturalnego. Metodę obsiewu górnego zaleca się szczególnie na glebach o korzystnych warunkach wilgotnościowych. Przy obsiewie górnym zaleca się przerzedzenie okapu górnego cięciem obsiewnym do zadrzewienia 0,5-0,7. Zadrzewienie okapu górnego ma odmienny wpływ na obfitość pojawu nalotu oraz na przeżywalność i wzrost samosiewek w późniejszych latach. Im mniejsze zadrzewienie tym niższa jest początkowa liczba nalotu lecz większa przeżywalność i szybszy wzrost siewek w późniejszych latach. Wraz z obsiewem górnym często w praktyce wykorzystuje się obsiew boczny, który jest najłatwiejszym sposobem odnowienia naturalnego. Przy położeniu powierzchni otwartej od strony zawietrznej siewki powstają nawet w odległości 100 m od ściany drzewostanu, ale praktyczne znaczenie i wartość hodowlaną ma obsiew w strefie m. Przeciwskazaniem do stosowania naturalnego odnowienia są lokalne warunki siedliskowo klimatyczne, i pogodowe, które mogą istotnie wpłynąć na wzrost i rozwój nalotu (np. susze, wysokie temperatury). Możliwości wykorzystania naturalnego odnowienia sosny istnieją szczególnie w rejonach kraju, gdzie średnie sumy opadów są wyższe od 550 mm w roku i 340 mm w okresie wegetacyjnym (V IX). Optymalne warunki siedliskowe do naturalnego odnowienia sosny występują na siedliskach boru świeżego i wilgotnego oraz boru mieszanego świeżego i boru mieszanego wilgotnego z pokrywą martwą, mszystą lub zazielenioną, na glebach brunatnych i bielicowych z wodą gruntową na głębokości od 1 do 3 m. Wymagania ekologiczne sosny zwyczajnej i warunki przyrodnicze Polski są przyczyną, że wielo- i dwuwarstwowe drzewostany sosnowe występują w naszym kraju w bardzo ograniczonej skali. W przypadku wielkopowierzchniowego występowania, takie drzewostany stają się strukturami nietrwałymi, mało stabilnymi, często uszkadzanymi, głównie przez ogień, śnieg i wiatr. 7

8 Na niewielką skalę stosowanie długookresowej rębni częściowej umożliwiającej hodowlę drzewostanów dwuwarstwowych można zalecić w lasach o wysokim stopniu ochronności, gdzie głównymi przedmiotami ochrony są gleba i stosunki wodne. Jednak nawet w takich lasach ochronnych nie należy tworzyć zwartych i dużych powierzchni tak prowedzonych drzewostanów, ponieważ takie postępowanie zagroziłoby obniżeniem trwałości lasu. Szersze niż dotychczas, praktyczne zastosowanie powinna znaleźć hodowla młodych generacji sosny pod przestojami tego gatunku, lecz udział tak prowadzonego gospodarstwa nie powinien przekraczać 10% powierzchni drzewostanów sosnowych objętych cięciami rębnymi. Chociaż odnowienie naturalne sosny obarczone jest na ogół większym ryzykiem chodowlanym niż odnowienia sztuczne, nawet w sprzyjających warunkach siedliskowych i przy prawidłowym wykonaniu zabiegów hodowlano-ochronnych, takich jak przygotowanie gleby, cięcia odnowieniowe i pielęgnacja podrostu, przyrodnicze korzyści tego sposobu odnowienia lasu uzasadniają znacznie większe niż dotychczas jego wykorzystanie w lasach Polski. Zwiększenie różnorodności form budowy i struktury drzewostanów sosnowych wynikające ze stosowania naturalnego odnowienia dobrze wpisuje się w ideę ekosystemowego zagospodarowania lasu, której przewodnią myślą jest usprawnienie ogółu procesów zachodzących w ekosystemie leśnym. Należy jednak pamiętać, że to zwiększenie różnorodności ma swe racjonalne granice określone przez wymagania ekologiczne sosny, istniejące warunki siedliskowe oraz przez uwarunkowania ekonomiczno-społeczne. Analiza struktury przestrzennej naturalnego odnowienia sosny przy zastosowaniu przedstawionych w pracy metod (funkcja Ripley a, metoda najbliższego sąsiedztwa), jest źródłem obiektywnej oceny zróżnicowania strukuralnego drzewostanów. Ocena taka jest niezbędna przy podejmowaniu prób określenia wpływu przestrzennej struktury na wzrost i rozwój drzewostanów z naturalnego odnowienia oraz formułowaniu stosownych zaleceń hodowlanych. Unikalna badawcza baza empiryczna Zakładu Hodowli Lasu IBL, stałe powierzchnie doświadczalne i prawie 50-letnia kontynuacja badań, stwarza szansę znacznego rozszerzenia możliwości wnioskowania z zakresu naturalnego odnowienia sosny. Niezbędne jest zatem dalsze prowadzenie badań nad tym zagadnieniem. 8