OCENA STANU SIEDLISKA W LASACH NA ZREKULTYWOWANYCH GRUNTACH POPRZEMYSŁOWYCH Marcin Pietrzykowski rlpietrz@cyf-kr.edu.pl Zakład Ekologii Lasu i Rekultywacji Instytut Ekologii i Hodowli Lasu Wydział Leśny, Uniwersytet Rolniczy im. H. Kołłątaja w Krakowie Konferencja naukowo-techniczna Leśne siedliska zmienione i zniekształcone, Nagórzyce, 12-13 listopada 2014 r.
PLAN WYKŁADU Wprowadzenie: - tereny poprzemysłowe i pogórnicze w Polsce (rozmieszczenie, skala przekształceń środowiska, struktura gruntów wyłączonych i rekultywowanych); - krótki rys historyczny badań i przepisów dotyczących rekultywacji; - definicja rekultywacji, koncepcja rekultywacji leśnej, nawiązanie do ekologicznych podstaw siedliskoznawstwa leśnego. Diagnoza siedlisk na terenach pogórniczych jako podstawa rekultywacji leśnej - Klasyfikacje terenów poprzemysłowych dla potrzeb rekultywacji - Metody oceny warunków siedliskowych na obiektach pogórniczych - Przykłady rozwiązań z zakresu diagnozy siedlisk na wybranych terenach poprzemysłowych rekultywowanych dla leśnictwa Gleba w diagnozie siedliska i liczbowe metody oceny gleb (syntetyczne wskaźniki jakości gleb) - Przykłady zastosowania wskaźników oceny gleb w diagnozie siedlisk leśnych na terenach rekultywowanych - Ocena przydatności wskaźników oceny gleb oparta o realcjj gleba/roślinność Podsumowanie
Photo by KP Maczki Bor, used with permission 3
WIELKOŚĆ WYDOBYCIA WAŻNIEJSZYCH KOPALIN W POLSCE [w mln ton] (stan na 2012r., podano wg. GUS 2013) 1. Węgiel kamienny: 71,34! Szczecin! Gdańsk Bydgoszcz!! Poznań! Olsztyn! Warszawa 2. Węgiel brunatny: 64,30 3. Piaski (podsadzkowe): 6,39 4. Siarka: 0,70 5. Metale nieżelazne (Cu -30,18; Zn, Pb - 2,33) 6. Wapienie i margle przemysłu cement. i wapienniczego 41,05! Wrocław! Łódź Inne surowce skalne (łącznie) ponad 250 (!), w tym m. in:! Katowice! Kraków! Rzeszów - piaski i żwiry (kruszywo) 184,74 - kamienie łamane i bloczne 64,00; - dolomity 2,92; -Pozostałe ważniejsze: -sól kamienna 3,92 4
PRZYKŁADY OBIEKTÓW POGÓRNICZYCH I POPRZEMYSŁOWYCH W POLSCE 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Fot. M. Pietrzykowski 5
REKULTYWACJA I ZAGOSPODAROWANIE GRUNTÓW PRZEKSZTAŁCONYCH DZIAŁALNOŚCIĄ GÓNICZĄ DANE STATYSTYCZNE Powierzchnia gruntów zdewastowanych, wymagających rekultywacji wynosi 57040 ha; w tym powierzchnia gruntów prawnie przejętych i wyłączonych pod działalność górniczą wynosi 38259 ha; Szacuje się, że dotychczas dla kierunku leśnego zrekultywowano i przekazano pod administrację PGL Lasy Państwowe około 25 000 ha; Od 2005 roku dynamika powierzchni rekultywowanych w kierunku leśnym utrzymuje się na poziomie kilkuset ha; W roku 2012 w skali kraju wyłączono z produkcji leśnej 494 ha, a zrekultywowano na cele leśne 468 ha, w tym przekazano i zagospodarowano dla leśnictwa 165 ha Źródło danych: Ochrona Środowiska, GUS 2013). Pietrzykowski M., Krzaklewski W. 2014. Rekultywacja - współdziałanie technologii i ekologii. W: Monografia: Węgiel brunatny - szanse i zagrożenia. (red.) Sierpień D. Akademia Górniczo-Hutnicza in. Stanisława Staszica w Krakowie. s: 333 343.
STRUKTURA POWIERZCHNIOWA GRUNTÓW zajmowanych przez przemysł wydobywczy w Polsce Grunty leśne 28% pozostałe 11% Grunty rolne 61% /(źródło; Krzaklewski W. 2001, Zdjęcie: http://www.kwbbelchatow.bot.pl) 7
PRZYBLIŻONY POWIERZCHNIOWY UDZIAŁ ZREALIZOWANYCH KIERUNKÓW REKULTYWACJI W PRZEMYŚLE WYDOBYWCZYM W POLSCE r. wodna 10% Kierunki rekultywacji r. inna 10% r. rolna 20% Aktualnie dla leśnictwa zrekultywowano około 25 000 ha r. leśna 60% (źródło danych: opracowanie Pietrzykowski i Krzaklewski 2014) 8
PIERWSZE BADANIA I DOŚWIADCZENIA 1956 60 - biologiczna rekultywacja zwałów górnictwa węgla kamiennego w GOP; 1960 63 doświadczenia na zwałowiskach KWB Turów i Konin ; 1964 68 doświadczeń na wyrobiskach popiaskowych Szczakowa i Wysoki Brzeg. Foto. M. Pietrzykowski 9
PRAWODAWSTWO DOTYCZĄCE REKULTYWACJI rys historyczny Pierwsze przepisy prawne: 1961 - Uchwała nr 256 Komitetu Ekonomicznego RM - rekultywacja w górnictwie piasków podsadzkowych; 1966 Uchwała nr 301 w sprawie rekultywacji i zagospodarowania gruntów przekształconych; Ustawy o ochronie gruntów rolnych i leśnych: Ustawa z 1971 roku; Ustawa z 1982. Aktualnie obowiązująca: USTAWA z dnia 3 lutego 1995 r. o ochronie gruntów rolnych i leśnych (ostatnia zmiana: Dz.U. z 2009 r., Nr 1, poz. 3) 10
DEFINICJA REKULTYWACJI Rekultywacja gruntów w ujęciu prawnym (USTAWA z dnia 3 lutego 1995) Zagospodarowanie gruntów Definicja ekologiczna rekultywacji Diagram obrazujący relacje pomiędzy strukturą i funkcją ekosystemu powstającego w procesie sukcesji zależnie od strategii rekultywacji (na podstawie opracowania Bradshaw, A.D., 1983. The reconstruction of ecosystems. J. Appl. Ecol. 20, 1-27.) 11
Pytania ogólne dotyczące rekultywacji: Koncepcja i priorytety dla rekultywacji leśnej: stabilność drzewostanów-bioróżnorodność-produkcja drewna i biomasy?; Ogólna koszto/pracochłonność rekultywacji, bilans energetyczny rekultywacji. Czy rekultywacja jest niezbędna i jakie korzyści przynosi, czy przyspiesza rozwój ekosystemu? Pytania praktyczne dotyczące rekultywacji leśnej: Diagnoza siedlisk na terenach poprzemysłowych różnice w stosunku do siedlisk lasów naturalnych (zagospodarowanych); Reakcja drzew w warunkach siedlisk terenów poprzemysłowych dobór składu gatunkowego, stabilność drzewostanów ; Kosztochłonność i trudności gospodarki leśnej na terenach zrekultywowanych i przekazanych leśnictwu;
KONCEPCJA REKULTYWACJI LEŚNEJ cele i zadania, rozwinięcie definicji ekologicznej Wykorzystanie sukcesji STABILNOŚĆ, BIORÓZNORODNOŚĆ REKULTYWACJA leśna PRODUKCJA DREWNA i BIOMASY - samorzutne zarastanie w drodze sukcesji; - mozaika warunków siedliskowych, harmonijny rozwój gleby i zbiorowisk Nakłady - Kształtowanie jednolitego biotopu z uwzględnieniem najbardziej produktywnych utworów w powłoce zwałowiska, wysokie nawożenie mineralne, zalesienia monokulturami, maksymalizacja przyrostu Diagram obrazujący ocenę zależność pomiędzy nakładami w ramach rekultywacji a wyznaczonymi celami (priorytetami) (Pietrzykowski, 2014) 13
Soil reconstruction 1 2 3 4 photo 1 - U. Dworschak, RWE Germany; photo s 2 4 - M. Pietrzykowski) 14
Rhenish Lignite District Natural soils North Rhine-Westphalia, a layer of loess from 1 to 15 m in thickness. Copy right by RWE Power, used with permission by Ulf Dworschak 15
Rekultywacja widok ogólny, fazy (wyrobisko popiaskowe) 16
CZY REKULTYWACJA JEST NIEZBĘDNA I CZY PRZYSPIESZA ROZWÓJ EKOSYSTEMU? Faza: Koszt PLN/ha REKULTYWACJA (faza techniczna i biologiczna) 28 000 ZALESIENIE 4206 ŁĄCZNIE KOSZT zabiegów hodowlanych (ALP) 1032 NAKŁADY 33238 Źródło: Pietrzykowski 2005, Pietrzykowski i Krzaklewski 2007, Pietrzykowski 2008 17
DIAGNOZA SIEDLISK NA TERENACH POGÓRNICZYCH Rozpoznanie warunków siedliskowych na terenach pogórniczych rekultywowanych dla leśnictwa: podstawa dla leśnego zagospodarowania terenów pogórniczych; dobór składu gatunkowego zalesień; planowanie przebudowy drzewostanów. 18
ZMIENNOŚĆ substratów glebowych na rekultywowanych i zalesionych terenach pogórniczych - mozaika warunków siedliskowych Czwartorzęd Neogen Karbon Czwartorzęd Neogen Czwartorzęd
Właściwości gleb pogórniczych niska zawartość Mat org. ph kompakcja warunki powietrzno-wodne zawartość i relacje składników pokarmowych metale śladowe siarka, glin zmienność pionowa i przestrzenna. Dreanż kwaśnych wód góniczych, sztuczne jeziora, osady mioceńskie, ph < 3.0 (zachodnia część Polski; wschodnie Niemcy, LMD, foto M. Pietrzykowski); Photo. M. Pietrzykowski 20
Podstawowe właściwości gleb pogóniczych Post mine sites (soil) Bel Pias Szcz Smol Horizon Substrate (parent and depth QLSS NS QS2 QSNC QLS QS1 CF rock material) (cm) % Coarse fragments Textures 0 0 5 0 0 0 70 AC and % Sand 68 84 90 88 85 96 44 C % Silt 28 12 3 9 10 3 34 % Clay 4 5 3 8 5 1 23 AC (0-8) Chemical parameters C org g kg -1 6.1 2.7 4.8 13.2 4.6 2.3 166.1 N t g kg -1 0.53 0.15 0.35 0.86 0.40 0.30 4.04 C org -to-n t ratio ph KCl (1:2.5) TEB cmol (+) kg CEC cmol (+) kg AC and C 11.6 18.8 13.8 15.5 11.2 7.3 41.2 7.5 4.7 5.4 6.4 4.6 6.2 3.6 27.2 3.3 2.7 10.2 2.1 1.3 10.6 27.7 5.5 3.7 11.8 3.1 2.2 21.3 Hh cmol (+) kg -1 0.5 2.2 1.0 1.6 1.0 0.9 10.7 % BS 98.1 61.0 68.0 83.4 66.7 49.6 47.0 Microbial (DHG) mgtpf 100g -1 s 24h -1 AC 4.0 1.5 18.6 4.6 1.4 0.2 1.0 21
WŁAŚCIWOŚCI GLEB, cd. rozkład koncentracji makroelementów Gleba industroziemna powstająca na czwartorzędowej glinie słabopiaszczystej Gleba industroziemna powstająca na zaweglonych piaskach i glinach mioceńskich po neutralizacji kredą jeziorną Naturalna gleba rdzawa bielicowa - formy ogólne - formy wymienne (Ca 2+ Mg 2+ K + Na + (przyswajalny) P)) Źródło: Pietrzykowski M. 2008
PRZYKŁADY ADAPTACJI GATUNKÓW DRZEW do warunków na obiektach poprzemysłowych Sosna zwyczajna (P. sylvestris) na skarpach osadników po flotacji rud Zn-Pb ZGH Bolesław w Bukownie (sukcesja na skarpach pokrytych utworami Kajpru Trias), 2010 rok, fot. M. Pietrzykowski) Doświadczenie z nasadzeniami olszy na wyrobiksu popiaskowycm i popiołach paleniskowych - lato 2009 rok (fot. M. Pietrzykowski 2012; W. Krzaklewski) Sosna z sukcesji na mioceńskich utworach kwaśnych deponowanych bez neutralizacji (Łęknica); zalesienia na zrekultywowanym zwałowisku Bełchatów; 40 letnie drzewostany sosnowe na terenach zrekultywowanych (Łęknica), foto M. Pietrzykowski 2012) Olsze na kwaśnych utworach mioceńskich (ph 3.0) Jarząb pospolity na utworach mioceńskich Dęby - gliny czwartorzędowe Sosna z sukcesji - utwory karbońskie Foto M. Pietrzykowski; W. Krzaklewski (Zakład Ekologii Lasu i Rekultywacji, IEiH, WL UR w Krakowie 23
ADAPTACJA GATUNKÓW DRZEW LEŚNYCH do warunków siedliskowych na rekultywowanych terenach pogórniczych rozwój systemów korzeniowych Biomasa korzeni/biomasa nadziemna stosunek w [%] Morfologia (sosana zwyczajna) Biomasa i dystrybucja korzeni drobnych Photoos by M. Pietrzykowski Photo by Pietrzykowski, M. Edited by Bania, C., 2008 Pietrzykowski M., et al. (2010): Sylwan 154 (2), 107-116 Pietrzykowski M., Woś B. (2010): Commission of Protection and Formation of the Natural Environment, Polish Academy of Science,(2010), 7, 319 327 source: Köstler J. N., et al., 1968) 24
Relacje geba-drzewostan M. Pietrzykowski 25
Stan zaopatrzenia w składniki pokarmowe Photo by M. Pietrzykowski 26
Ustalenie deficytów i liczb granicznych dla makroelementów - przykład dla sosny zwyczajnej Tables. Statistical grouping of S. pine nutrients (N and P) needles supply on RMS. Soil-substrate variant Soil-substrate variants BEL-Ql *** BEL-Ns *** *** SCZ-Qs *** *** SCZ-Qls *** PIAS-Qs *** PIAS-Qs Nc *** SMOL-Cf *** BEL-Ql *** BEL-Ns *** *** SCZ-Qs *** *** *** SCZ-Qls *** *** PIAS-Qs *** *** PIAS-Qs Nc *** SMOL-Cf *** Fig. 1. Range of Nitrogen content in the needles and the rating for Scots pine (Pinus sylvestris): 1-high, 2-medium, and 3-low. Fig. 2. Range of Phosphorus content in the needles and the rating for Scots pine (Pinus sylvestris): 1-high, 2-medium, and 3-low. Pietrzykowski et al. Environ Monit Assess (2013) 185:7445 7457 27
Zdrowotność drzewostanów Foto Łęknica korzeniowiec 28
Wilgotność DIAGNOZA SIEDLISK w leśnictwie w Polsce Siatka typologiczna obszarów niżowych (wg Mroczkiewicza i Tramplera 1964). Żyzność BORY Bs BORY MIESZANE LASY MIESZANE LASY Bśw BMśw LM Lśw Bw BMw Lw Bb Lł Olj Diagnoza siedlisk wg systemu IBL: Podstawowy element: TSL, - kryteria wyróżniania: - Lokalizacja według regionalizacji (warunki geologiczno-glebowe i fizjograficzno-klimatyczne); - Drzewostan (budowa warstwowa, skład gatunkowy, bonitacja rola lasotwórcza i możliwości produkcyjne siedliska); - Roślinność runa; Elementy oceny siedliska: (wg IUL 2012) - podstawowy element: gleba, następnie typ próchnicy, stosunki wodne i powietrzne, drzewostan, runo. Ol
WYCIĄG Z IUL 2012 (krótkie omówienie stanu aktualnego, odniesienie do terenów poprzemysłowych) Prace siedliskowe obejmują czynności: powierzchnie podstawowe, wzorcowe i pomocnicze typologiczne pow. siedlisk; badania laboratoryjne, obliczenie SIG (koncepcja oceny jakości gleb - SQI); rozpoznanie i skartowanie siedlisk (odmiana, wariant uwilgotnienia, rodzaj stan) rozpoznanie gleb (typ, podtyp, odmiana podtypu, rodzaj i gat. Gleby Jednostki wyróżniane wtrakci eprac siedliskowych: gleba (KGLP, CILP 2000 gl. industroziemne i urbanoziemne); typy próchnic brak, lub faza inicjalna; jednostki siedliskowe TSL (żyzność i wilgotność gleb, klimat, ukształtowanie terenu, budowa geologiczna, podobne zdolności produkcyjne i przydatnośc dla hodowli lasu, oddzielnie dla nizin, wyżyn i gór tereny poprzemysłowe?; odmiany TSL (krainowa, fizjograf-klimatyczna wierzchowiny, półki, wyrobiska); wariant uwilgotnienia (piaskownie!); rodzaj siedliska leśnego (na utworach pyłowych wodnolodowcowych.)
WYCIĄG Z IUL 2012 c.d. Stan siedliska: - zgodność, charakter niezgodnościz naturalna postacią w lasach pozostających w stanie ekologicznej równowagi elementów siedliskowych i zbiorowisk roślinnych niepoddanych czynnikowi antropogenicznemu - siedliska sztuczne i zmienione, o obniżonej żyzności, pogorszeni właściwości gleb, zmiany w zbiorowiskach Stan siedliska jest jego postacią czasową (samoregulacja, ustanie czynnika sprawczego) tereny poprzemysłowe potencjalny TSL, rozwój siedlisk w danym kierunku Elementy łatwo zmienne: -drzewostan, (skład gatunkowy, budowa, bonitacja); - runo (skład gatunkowy, pokrycie); - wierzchnie poziomy glebowe (typ i podtyp próchnicy, wł. fiz.-chem. gleb); - warunki wodne gleb -Ustalenie poprzez porównanie ocenianych elementów z typowymi na danym obiekcie (?) IUL dopuszcza i wskazuje na możliwość zastosowanie lokalnego klucza
WYCIĄG Z IUL 2012 c.d. Typy i formy stanów siedliska (tab. 6, str. 19 23 IUL2012):
Technosole zmienność przestrzenna 30 feet Pietrzykowski M. Source::google map; KWB Belchatow Krzaklewski W., Pietrzykowski M., Frukacz T. (2005) WUG - State Mining Authority
KLASYFIKACJE UTWORÓW NA POTRZEBY REKULTYWACJI faza początkowa (planowanie, ocena trudności rekultywacji) Klasyfikacja punktowa T. Skawiny i M. Trafas 1971; Klasyfikacja aktywności glebotwórczej Cz. Żuławskiego; Klasyfikacja W. Krzaklewskiego na podstawie szybkości zarastania Źrdódło: PGE KWB Bełchatów Fot. M. Pietrzykowski 34
OGÓLNY PODZIAŁ METOD OCENY WARUNKÓW SIEDLISKOWYCH na obiektach pogórniczych - metoda gleboznawcza; metoda fitosocjologiczno-glebowa; metoda fitosocjologiczna.
DIAGNOZA SIEDLISK LEŚNYCH POWSTAJĄCYCH W PROCESIE REKULTYWACJI - gleba w diagnozie siedlisk i liczbowe metody oceny gleb (wskaźniki jakości gleb). Liczbowe wskaźniki oceny gleb: monitoring przemian właściwości gleb i rozwoju siedlisk; weryfikacja diagnozy wstępnej; planowanie przebudowy składu gatunkowego drzewostanów. 36
PRZYKŁADY WSKAŹNIKÓW liczbowych dla oceny gleb i gruntów stosowane w rekultywacji Metoda punktowej oceny przydatności gruntów do rekultywacji [Skawina T. i Trafas M. 1971] LB = WL + WCa + WSo + WSp WL - wskaźnik litologiczny, max 60 pkt., WL = ił + 0,5 pył, ił maksymalnie 20 punktów; WCa wsk. wapniowy, max 15 pkt.; WSo - wskaźnik sorpcji BM, max 15 pkt.; WSp - wskaźnik spoistości, max. 10 pkt.
KLASY BONITACYJNE (przydatności gruntów do rekultywacji): Klasa A - LB > 75 pkt. przydatne dla rolnego kierunku zagospodarowania; Klasa B - 50 pkt. < LB 75 pkt. przydatne do r. rolnej, bardzo dobre dla r. leśnej; Klasa C - 21 pkt. < LB 50 pkt; utwory wadliwe, nieprzydatne dla rolnej, a do leśnej po ulepszeniu; Klasa D - LB 21 pkt; utwory złe, jałowe, tj. nieprzydatne do rekultywacji, wymagające użyźnienia lub izolacji, Klasa E - utwory toksyczne, nieprzydatne dla rekultywacji, wymagające neutralizacji lub izolacji: podklasa EC - utwory toksyczne, po neutralizacji mogą być przeklasyfikowane do klasy C, podklasę ED - utwory toksyczne, po neutralizacji mogą być przeklasyfikowane tylko do klasy D, Próba odniesienia do diagnozy siedlisk leśnych - Pietrzykowski M. et al. 2009. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych 38: 304-313.
OCENA ŻYZNOŚCI Uproszczony wskaźnik żyzności W ż [Krzaklewski W. 1977] do oceny stopnia żyzności gruntów na zwałowisku zewnętrznym kopalni Adamów gdzie: W ż = W Zg W H W H - umowny wskaźnik efektywnej wilgotności gruntów jako ilość wody dostępnej dla roślin; Wz g - uproszczony wskaźnik zasobności gruntu określony na podstawie laboratoryjnych analiz gruntów i wyliczany ze wzoru [wg Puchalski T. Prusinkiewicz Z. 1975]: W Zg 0,25 a A P2 0 P 0 2 5 5 b B K K 2 2 0 0 c Ca0 C Ca0 d D Mg0 Mg0
WYCEN LICZBOWA JAKOŚCI GLEB - KONCEPCJA SQI SQI d i 1 [( C1 wt) ( C2 wt) ( C3 wt) ( Cn... wt)] WVd SQI wskaźnik jakości gleb (soil quality index), C1, C2 Cn właściwości gleb (cechy) składowe wyceny gleby, wt waga danej cechy w zakresie 0-1,0 (1,0 stanowi 100%), WVd waga dla wartości wskaźniika wynikająca z udziału % (miąższości) poziomu w całym profilu glebowym. Na podstawie opracowań: Gale i in. [1991], Burgera i Keltinga [1999]
WSKAŹNIKI OCENY JAKOŚCI GLEB STOSOWANE W LEŚNICTWE Indeks trofizmu gleb leśnych [Brożek S. 2001] ITGL = (I pył ) + (I czs ) + (I ph ) + (I kat ) +(I C:N ) (I szk ) Siedliskowy Indeks Glebowy [Brożek i in. 2008] SIG = W CZS + W SI + W Y + W N Wycena siedlisk na podstawie wartości SIG w warunkach lasów gospodarczych SIG od 4 do 10 bory (B) (gleby dystroficzne), SIG od 11 do 20 - BM (gleby oligotroficzne), SIG od 21 do 30 - LM (gleby mezotroficzne), SIG od 31 do 40 - L (gleby eutroficzne, gleby hipertroficzne). 41
Przykład wskaźnika oceny gleb do wykorzystania w diagnozie siedlisk na terenach pogórniczych - weryfikacja stanu rozwijającego się siedlisk, planowanie przebudowy (Pietrzykowski, 2010) W JGP = (Wg 0,2) + (Wz 0,25) + (WP 0,05) + (Wk 0,2) + (Wab 0,1) + (Wpw 0,1) + (Wpp 0,1) Wg Wg = (Wgp + Wgi) Wgs; Wz zasobność Ca 2+, Mg 2+, K +, Na + [Mg ha -1 110 cm -1 ]; WP zasobność P [Mg ha -1 110 cm -1 ]; Wk H + zakumulowany [kg ha -1 110 cm -1 ] na podstawie ph w KCl; Wab C : N w poziomie Olf ; Wpw pojemność wodna [Mg ha -1 110cm -1 ]; Wpp pojemność powietrzna [m 3 ha -1 110cm -1 ] Diagram ilustrujący udział (ważność wt) danej cechy cząstkowej w określeniu jakości gleb pogórniczych na podstawie W JGP
OCENA GLEB NA TERENACH POGÓRNICZYCH - walidacja wskaźnika z zastosowaniem W JGP Przykład wyznaczenia wartości wskaźników cząstkowych składających się na wycenę końcowa według wskaźnika W JGP Wartości wskaźnika W JGP dla gleb wytworzonych z różnych utworów na wybranych obiektach pogórniczych Obiekt Utwór (skała macierzysta) W JGP Zwałowisko zewnętrzne KWB Bełchatów Zwałowisko centralne Smolnica Wyrobisko KP Szczakowa Zwałowisko zewnętrzne KS Piaseczno Cz. glp 0,580 Mi, zawęglone p, g neutralizacja kredą jeziorną 0,483 łupki i piaskowce K. 0,585 Cz. pgl 0,438 Cz. p 0,420 Mieszanina Czw. p oraz N. ił krk 0,575 Cz. pgl 0,438 Rozrzut wartości W JGP i wyróżnione grupy troficzne siedlisk na wybranych obiektach pogórniczych.
ZWIĄZKI GLEBA /ROŚLINNOŚĆ, MIARODAJNOŚĆ WSKAŹNIKÓW Analiza korelacji W JGP z wybranymi cechami zbiorowisk: ekologiczne liczby wskaźnikowe W (ryc. 1) i Tr (ryc. 2) i liczba gatunków roślin naczyniowych - bogactwo gatunkowe S (ryc. 3) Ryc. 1 Ryc. 2 Ryc. 3
MSQI MSQI= (Ist wt(0.3)) + (Ina 0.3) + (IP 0.1) + (Iac 0.2) + (Iba 0.1) Pietrzykowski M. J For Res. (2014) 25(1): 63 74, Wskaźniki cząstkowe: Ist - uziarnienie Ina składniki pokarmowe - zasobność (Ca, Mg, K, Na) IP dostępny fosfor Iac - kwasowość Iba uproszczony wskaxźik aktywności biologicznej (C/N) wt - waga - współczynnik wagi danej cechy dla składowych (wskaźników cząstkowych) W JGP = (Wg 0,2) + (Wz 0,25) + (WP 0,05) + (Wk 0,2) + (Wab 0,1) + (Wpw 0,1) + (Wpp 0,1) Różnice (dlaczego?): WJGP MSQI uproszczenie formuły (właściwości powietrzno-wodne), zmiana wagi wskaźników cząstkowych, generalizacja i bardziej uniwersalny charakter, również dla terenów pogórniczych w Europie ale uwaga przykład Nadreńskiego ZW less!) 45
Stan uwilgotnienia siedlisk - rola wód gruntowych na przykładzie piaskowni
SI sosna zwyczajna, modelowanie i ocena potencjalnej produkcyjności w relacji do właściwości gleb pogórniczych Fig. Model SI curves fitted according to Cieszewski and Chapman-Richards functions and true growth series of individual trees. Numbers refer to height at base age 25 years. Table : Characteristics of SI on individual substrate (homogenous groups by Sheffe post-hoc test) Site and substrate symbol Mean value [m] and homogeneous groups (α=0.05 Min [m] Max [m] BEL-TS 6.4 A 5.8 7.1 BEL-QLSS 10.2 B 9.2 11.3 SCZ-QS1 11.7 B C 11.2 12.6 SZCZ-QLS 13.5 C D 13.0 14.3 PIAS-QS2 14.9 D 13.9 15.3 PIAS-QSTC 14.9 D 13.7 17.0 SMOL-CF 15.3 D 14.7 15.8 Equation - SI and soil properties: SI 10.24 0.1048 Clay % 0.002 AC 243.71 Pav C8 50cm 0.0917 DHD_ Ai 0.0278 BS(%) 50 110cm M. Pietrzykowski, J. Socha, N S. Van Doorn (2014); New Forests published on line 47
PODSUMOWANIE Każdy obiekt pogórniczy wymaga odrębnej ekspertyzy; Metody oceny przydatności gruntów do rekultywacji - a metody diagnozy powstających siedlisk; substrat glebowy ( gleba pogórnicza) powinna stanowić podstawę w diagnozie siedlisk na terenach rekultywowanych dla leśnictwa, cechy roślinności są ważne dla walidacji, uwzględnić należy jednak dynamikę zmian właściwości Syntetyczne wskaźniki liczbowej oceny gleb stanowią użyteczne narzędzie diagnostyczne na terenach pogórniczych, szczególnie w kontekście monitoringu zmian właściwości gleb i rozwoju siedlisk leśnych; ocena w I/II klasie wieku, gatunki pionierskie i docelowe weryfikacja i wyznaczenie kierunków przebudowy; dość dobrze rozpoznana sytuacja w drzewostanach sosnowych, potrzeba oceny w drzewostanach zbudowanych z innych gatunków (głównie brzozy gatunki pionierskie, także dębu gatunki docelowe/klimaksowe)
Najistotniejsze uwagi - stan rekultywacji i zagospodarowania leśnego: Stan rekultywacji leśnej bardzo zróżnicowany (nawet w obrębie obszarów o jednakowym poziomie realizacji rekultywacji. Zły stan rekultywacji leśnej wywołany jest głównie przez: niedociągnięcia górnictwa w zakresie głównie rekultywacji technicznej (wadliwe formowanie rzeźby, brak odwodnienia) chodzi tu o pierwszy okres działalności rekultywacyjnej (lata 1960 80), zaniedbania ze strony użytkownika w zakresie kształtowania składu i struktury zalesień oraz w realizacji zabiegów pielęgnacyjnych Zdolność produkcyjna siedlisk na rekultywowanych zwałowiskach jest na ogół duża, przy czym wzrasta w czasie Wielogatunkowe zalesienia na zboczach zwałowisk, założone z myślą o pełnieniu przede wszystkim funkcji przeciwerozyjnych i glebotwórczych, posiadają w swoim składzie znaczny procent udziału gatunków, które w przyszłości wejść powinny w skład drzewostanów docelowych. Wymaga to jednak odpowiednich zabiegów pielęgnacyjnych, a w niektórych częściach przebudowy składu i struktury zalesień. Zabiegi z tego zakresu są rzadkością. Lasy Państwowe - użytkownik części przejmowanych zwałowisk nie uwzględnia w pełni specyfiki rozpatrywanych wcześniej terenów, nie zawsze dostosowując jakość zabiegów do występujących, na zwałowisku warunków siedliskowych, co wyraża się między innymi poprzez : nie kontynuowanie nawożenia mineralnego, nie usuwanie konkurencyjnej dla młodych sadzonek roślinności zielnej (czyszczenia wczesne), zbyt luźną więźbę sadzenia; brak zagęszczenia jest zjawiskiem niekorzystnym, bowiem wydłuża czas dojścia sadzonek do pełnego zwarcia, które stanowi istotny cel rekultywacji leśnej, niską na ogół /pomimo dużych możliwości/ jakością materiału zalesieniowego i nie zawsze właściwym składem gatunkowym i strukturą zalesień. Przejmowanie rekultywowanych gruntów jest w wielu przypadkach faktem czysto formalnym, za którym nie idą starania i postępowanie strony przejmującej w kontynuacji intensywnego zagospodarowania. W konsekwencji przekazane do zagospodarowania tereny mogą stać się w części lub całości tzw. wtórnymi nieużytkami. Stąd stan zagospodarowania rekultywowanych terenów jest silnie zróżnicowany i to nie tylko pomiędzy poszczególnymi jednostkami wydobywczymi, ale również w obrębie ich samych, a nawet na obszarach o zbliżonych warunkach siedliskowych. Istotną przeszkodę w przekazywaniu rekultywowanych terenów Lasom Państwowym stanowi jeszcze wciąż słabo opracowany, wymierny zestaw kryteriów oceny jakości wykonanych prac rekultywacyjnych, jak też kryteriów klasyfikacyjnych w odniesieniu do powstających gleb i siedlisk. Stan ten nie pozwala na porównanie działalności rekultywacyjnej na różnych obiektach, nie pozwala też na prawidłową ocenę stosowanych metod rekultywacji. Tak więc konieczne są w tym zakresie odpowiednie decyzje i opracowania.