Wstęp

Program monitoringu lasów w 2016 roku

I.

Monitoring lasów na stałych powierzchniach obserwacyjnych I rzędu

1.

Ocena poziomu uszkodzenia monitorowanych gatunków drzew

2.

Ocena symptomów i przyczyn uszkodzeń drzew

3.

Wpływ warunków pogodowych na zdrowotność drzewostanów

4.

Defoliacja drzew przy różnej dostępności wody glebowej
Andrzej Boczoń, Robert Hildebrand

      Jednym z efektów zmian klimatu jest zwiększenie ryzyka występowania susz. W skali globalnej w okresie 1902-2008 co roku wzrastał udział powierzchni z suszami (Wang i inni, 2014). Od 1970 r. susze zwiększały zasięg, intensywność i czas trwania (Blunden i inni, 2011; Burke i inni, 2006). Zmiany klimatu i ich wpływ na drzewostany powodują konieczność wyznaczania zasięgu, częstotliwości i nasilenia susz zarówno w skali globalnej, jak i w skali krajowej. Takie działania mogą stanowić podstawę do opracowywania strategii łagodzenia skutków suszy (Wang i inni, 2014).

      Do określenia występowania suszy glebowej na terenach leśnych w latach 2015 i 2016 w Polsce posłużono się metodą zawartą
w publikacji Boczonia i współautorów (2016). Wyznaczanie suszy glebowej w skali kraju oparto na określeniu dostępności wody glebowej dla roślin w referencyjnym ekosystemie leśnym, za który uznano najliczniej reprezentowany w lasach Polski średniowiekowy bór sosnowy rosnący na słabych glebach piaszczystych – rdzawych bielicowych.

      Moment wystąpienia suszy glebowej wyznaczono jako całkowite wyczerpanie wody dostępnej dla roślin (2,0<pF<3,7). Aktualny zapas wody glebowej (SWS) obliczono w ujęciu dobowym, na podstawie bilansu odpływu wody w procesie ewapotranspiracji i przychodu wody
z opadami atmosferycznymi. Ewapotranspiracja ekosystemu została obliczona wzorem Makkinka wg. DVWK (1996).

      Zgodnie z zasadami retencjonowania wody w glebie obliczenia przeprowadzono przy warunkach brzegowych:

1. SWS przy pF=2,0 – górna granica ilości wody, jaka może zostać zatrzymana w glebie,

2. SWS przy pF=4,2 – dolna granica ilości wody dostępnej.

      Obliczenia przeprowadzono na podstawie pomiarów na stacjach meteorologicznych Instytutu Badawczego Leśnictwa zlokalizowanych
w nadleśnictwach: Bircza, Hajnówka, Suwałki, Szklarska Poręba i PGL Lasy Państwowe w nadleśnictwach: Bydgoszcz, Cewice, Cybinka, Dobieszyn, Gościno, Krotoszyn, Kup, Łagów, Niepołomice, Parciaki, Płońsk, Poddębice, Rudy, Spychowo, Susz, Włodawa i Wronki.

      Określono także klimatyczny bilans wodny jako różnicę między sumą opadów atmosferycznych i rozchodem wody na parowanie terenowe.

      Wyniki klimatycznego bilansu wodnego i występowanie suszy w 2015 r. zaczerpnięto z publikacji Boczonia i współautorów (2016).

      Wpływ suszy na stan drzewostanów określono posługując się różnicą defoliacji poszczególnych drzew między latami 2016 i 2014 na powierzchniach monitoringu lasu, w poszczególnych strefach wystąpienia suszy i zróżnicowania klimatycznego bilansu wodnego.

      Warunki wilgotnościowe w lasach w 2015 i 2016 r.

      Klimatyczny bilans wodny wskazuje na duże różnice warunków wodnych między latami 2015 i 2016 (Rys. 14). W 2015 roku przewaga rozchodu wody nad przychodem dotknęła duże obszary Polski. Największy deficyt wody przekraczający 100 mm wystąpił w Wielkopolsce. Cała centralna cześć Polski od zachodniej po wschodnią granicę miała ujemny bilans wodny. Zwiększenie retencji wilgoci mogło wystąpić
w części północnej i południowej kraju. W 2016 roku klimatyczny bilans wodny dla roku kalendarzowego wskazuje na brak deficytu wody na terenie całego kraju.

      W warunkach klimatycznych Polski w półroczu ciepłym (od IV do IX) przeważa rozchód wody nad przychodem wody, co powoduje zwiększenie obszarów występowania deficytu wody w stosunku do okresu całego roku. Taka sytuacja wystąpiła w latach 2015 i 2016. Jednak rozkład deficytu wody na terenie kraju w obu półroczach ciepłych był inny. W 2015 roku praktycznie cały kraj był objęty deficytem wody, jedynie wąski pas przymorski charakteryzowała przewaga przychodu wody nad jej rozchodem. W 2016 roku największy deficyt wody wystąpił w centrum kraju i zmniejszał się promieniowo w kierunku granic, gdzie szerokim pasem występował nadmiar wody. W rejonie przymorskim i w południowo-zachodniej Polsce dodatni bilans wody przekroczył wartość 100 mm.

      Rozkład przestrzenny wystąpienia suszy w 2015 roku wskazuje, że najdłużej trwała ona w Wielkopolsce. Dotknęła w dużym stopniu całą centralną cześć kraju od zachodniej do wschodniej granicy oraz północno-wschodnie przygranicze. Na tych terenach czas jej trwania przekroczył 60 dni. W 2016 roku najdłużej trwająca susza miała miejsce w centralnej części Polski i czas jej trwania zmniejszała się ku granicom państwa. Susza trwająca dłużej niż 60 dni objęła zacznie mniejszy obszar – głównie część województwa łódzkiego i wielkopolskiego.

      Z punktu widzenia rozwoju i wzrostu drzew ważny jest termin wystąpienia suszy. Aktywne fizjologicznie drewno wczesne tworzone jest w pierwszej fazie wzrostu, w okresie wegetacyjnym. Dlatego najbardziej negatywne skutki wywołują susze, które mają miejsce w pierwszych miesiącach okresu wegetacyjnego. Analiza wystąpienia suszy w okresie do końca lipca pokazuje, że najgorsze warunki
w pierwszej fazie wzrostu w 2015 roku były w Wielkopolsce i w rejonie Włodawy. W 2016 roku susza w tym okresie wystąpiła tylko lokalnie, w rejonie stacji meteorologicznych w Poddębicach, Wronkach, Suszu i Parciakach.

      Na obszarze z najdłużej trwającą suszą w 2015 roku (Rys. 15) rosną głównie drzewostany budowane przez sosnę pospolitą (np. Puszcza Notecka), a także drzewostany dębowe (np. w Nadleśnictwie Krotoszyn). Poszczególne gatunki drzew w różnym stopniu są podatne na niekorzystny wpływ suszy, która powoduje dysfunkcje w przewodzeniu wody w drewnie. Przyjmuje się, że gatunki iglaste są lepiej przystosowane do przetrwania suszy niż gatunki liściaste (Choat i inni, 2012). Pomimo że sosna pospolita jest uznawana za gatunek odporny, to jednak nie wyklucza się możliwości jej zamierania na skutek stresu suszy (Dobbertin i inni, 2007). Do bardziej wrażliwych gatunków rosnących w Polsce zaliczany jest dąb szypułkowy Quercus robur L., u którego łatwo dochodzi do dysfunkcji przewodzenia wody w drewnie. Letnie susze mają hamujący wpływ na przyrost dębów, a susze powtarzające się w kolejnych latach doprowadzają do stopniowego osłabiania i zamierania dębów (Sohar i inni, 2013).

      Susza wpływa na drzewostany w sposób długotrwały, często widoczny dopiero po kilku latach. Ograniczenie w dostępności wody glebowej, które miało miejsce w 2015 roku, powinno zacząć ujawniać się w stanie zdrowotnym drzew w kolejnych latach, dlatego analizę przeprowadzono, porównując defoliację drzew w 2016 roku do defoliacji w roku poprzedzającym suszę, to jest w roku 2014.

      W zasięgu największego deficytu wody wykazanego rocznym klimatycznym bilansem wodnym (deficyt większy od 100 mm) grupy drzew poddane analizie charakteryzowały się największym zwiększeniem defoliacji między rokiem 2016 i 2014. Wszystkie wyodrębnione grupy miały defoliację większą o ponad 3%, a w przypadku drzew liściastych i świerków różnica dochodziła do 5%. Spośród badanych gatunków świerki osiągały największą defoliację we wszystkich strefach klimatycznego bilansu wodnego (poza wynikiem bilansu +1-100mm). Wskazuje to na pogarszającą się kondycję tego gatunku w naszym kraju. Zależność wielkości defoliacji od wyniku klimatycznego bilansu wodnego była istotna dla gatunków iglastych (R²=0,62; p=0,03), gatunków liściastych (R²=0,76; p=0,01) i dla sosny (R²=0,71; p=0,02

      Klimatyczny bilans wodny od kwietnia do września 2015 roku wykazywał znacznie większy deficyt wody w stosunku do bilansu rocznego. W strefie największego niedoboru wody -201 – -300 mm u wszystkich grup drzew wystąpiła największa redukcja ulistnienia: defoliacja gatunków liściastych zwiększyła się w stosunku do roku 2014 o 4,8%, świerków o 4,7%, dębów o 4,2%, gatunków iglastych
o 2,8% i sosen o 2,8%. Zależność między defoliacją poszczególnych grup gatunków i klimatycznym bilansem wodnym miesięcy ciepłych nie była istotna statystycznie.

      Liczba dni suszy w 2015 r. miała wpływ na wielkość defoliacji wszystkich grup drzew, szczególnie, gdy susza trwała ponad 80 dni
w ciągu roku. Przy liczbie dni suszy od 81 do 100 dni defoliacja świerków i dębów zwiększyła się o blisko 6%, a przy suszy powyżej 100 dni defoliacja najbardziej się zwiększyła u świerków i liściastych – prawie o 5% w stosunku do 2014 roku. Zależność defoliacji od liczby dni suszy była istotna statystycznie dla gatunków liściastych (R²=0,72; p=0,01)

      Ważnym parametrem mówiącym o stanie zdrowotnym drzew jest liczba drzew, u których defoliacja na przestrzeni lat 2014-2016 zwiększyła się o 10% lub więcej, co można uznać za objaw osłabienia drzew. Udział drzew z tak dużą utratą ulistnienia był największy
w warunkach ujemnego rocznego klimatycznego bilansu wodnego dla wszystkich grup gatunków. 31,1% drzew świerka pospolitego miało defoliację większą lub równą 10% przy rocznym deficycie wody w granicach 0 – -100 mm (Rys. 16). Pozostałe gatunki miały największy udział drzew o dużej utracie ulistnienia przy rocznym deficycie wody większym niż 100 mm (iglaste 14,0%, w tym sosna 13,9%, liściaste 26,2%, dąb 20,0%). Wyraźna zależność udziału drzew o dużej defoliacji od wyniku klimatycznego bilansu wodnego dotyczyła gatunków liściastych (R²=0,75; p=0,02) i sosny (R²=0,49; p=0,12), z tym, że tylko w przypadku liściastych była ona istotna statystycznie.

      Duża defoliacja dotknęła największą liczbę drzew przy suszy glebowej trwającej ponad 80 dni. Łącznie w strefie tak dużej liczby dni
z brakiem wody dostępnej, przynajmniej dziesięcioprocentowa redukcja ulistnienia wystąpiła u 28% świerków, 26% drzew gatunków liściastych, 24% dębów, 15% gatunków iglastych i 15% sosen. Istotna statystycznie zależność udziału drzew o dużej zmianie defoliacji
i liczby dni z suszą w ciągu roku wystąpiła w przypadku drzew liściastych (R²=0,71; p=0,02).

      W 2015 roku znaczny obszar Polski dotknęła susza glebowa, która w drzewostanach sosnowych rosnących na ubogich glebach piaszczystych, o niskich zdolnościach retencyjnych, skutkowała niedostępnością wody dla roślin ponad 100 dni w roku. Klimatyczny bilans wodny wskazuje na deficyt wody przekraczający 100 mm w skali roku.

      Różnica w defoliacji drzew między latami 2016 i 2014 wskazuje na zmniejszenie ulistnienia przy występowaniu suszy ponad 80 dni
w ciągu roku oraz przy deficycie wody przekraczającym 100 mm w ciągu roku.

      Wyniki rocznego klimatycznego bilansu wodnego 2015 roku korelują ze zmianą defoliacji między latami 2016 i 2014 dla gatunków liściastych, gatunków iglastych i dla sosen. Najsilniejsze związki korelacyjne wystąpiły w przypadku gatunków liściastych.

      Na terenach z deficytem wody dostępnej dla roślin przez ponad 80 dni w 2015 roku odnotowano zmniejszenie ulistnienia o 10% i więcej u 28% świerków, 26% drzew gatunków liściastych, 24% dębów, 15% gatunków iglastych i 15% sosen.

      Stwierdzony w ostatnim dziesięcioleciu spadek udziału rodzajów/gatunków iglastych w ogólnej liczbie drzew na SPO I rzędu wynoszący 2,75 punktu procentowego najwyraźniej zaznaczył się w przypadku świerka w Krainie Sudeckiej (spadek o 6,2 pp.) i Krainie Karpackiej (spadek o 4,9 pp.) oraz sosny w Krainie Śląskiej (-4,4 pp.) i Krainie Mazowiecko-Podlaskiej (-4,0 pp.).

      Analiza wskazuje, że istnieją czynniki powodujące defoliacje niezależnie od warunków wodnych gleb. W większym stopniu należy uwzględnić zmienność warunków siedliskowych na poszczególnych powierzchniach badawczych, w szczególności charakterystyki retencyjne gleb.

5.

Zmiany składu gatunkowego w drzewostanach w dziesięcioleciu 2007-2016

II.

Badania na stałych powierzchniach obserwacyjnych monitoringu intensywnego (SPO MI)

6.

Wielkość depozytu wnoszonego z opadami atmosferycznymi

7.

Poziom koncentracji NO₂ i SO₂ w powietrzu

8.

Opady podkoronowe oraz roztwory glebowe

9.

Zanieczyszczenie powietrza oraz ocena zagrożenia zakwaszeniem i eutrofizacją terenów leśnych w Polsce na podstawie wyników badań na SPO MI

Literatura