|
Warunki wodne panujące w glebach na terenie
Polski
Andrzej Boczoń, Robert Hildebrand
W ostatnich latach obserwujemy występowanie
susz glebowych na terenach leśnych
obejmujących duże obszary Polski. W skali
globalnej w okresie
1902–2008
corocznie wzrastał udział powierzchni z
suszami (Wang i
in. 2014). Od 1970 r. susze zwiększały
zasięg, intensywność i czas trwania (Blunden
i in. 2011, Burke i in. 2006).
Zmiany
klimatu i ich wpływ na drzewostany
powodują konieczność wyznaczania zasięgu,
częstotliwości i nasilenia susz zarówno w
skali globalnej, jak i w krajowej. Istnieje
potrzeba opracowywania strategii łagodzenia
skutków suszy (Wang i in. 2014).
Wyznaczanie suszy glebowej
na terenach leśnych w 2018 r. 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.
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,
Chrzanów, Cybinka, Dobieszyn, Gościno,
Krotoszyn, Krucz, Kup, Łagów, Parciaki,
Płońsk, Poddębice, Rudy, Spychowo, Susz,
Włodawa.
Moment wystąpienia suszy glebowej wyznaczono
jako całkowite wyczerpanie wody dostępnej
dla roślin. 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
Penmana-Monteitha. Opad docierający do gleby
w drzewostanie został zmniejszony o
intercepcję drzewostanów (w obliczeniach
zastosowano model Liu (1997, 2001).
Pojemność wodną koron określono metodą użytą
w modelu Kondo (2001).
Określono także klimatyczny bilans wodny
(CWB),
który jest różnicą przychodu wody z opadami
i rozchodem wody w procesie
ewapotrasnpiracji. Wskaźnik został obliczony
na podstawie ewapotranspiracji dobowej
wzorem Penmana-Monteitha.
Wyznaczenie izolinii zasięgu suszy wykonano
w programie SURFER 13, z wykorzystaniem
warstwy granic Polski udostępnianej przez
Centralny Ośrodek Dokumentacji Geodezyjnej i
Kartograficznej.
Wpływ suszy na stan drzewostanów określono,
posługując się różnicą defoliacji
poszczególnych drzew między latami na
powierzchniach monitoringu lasu,
w poszczególnych strefach wystąpienia suszy
i zróżnicowania klimatycznego bilansu
wodnego w miesiącach największego przyrostu
drzew, tj. w miesiącach maj–lipiec.
W przypadku zmian defoliacji sosny
przeprowadzono analizę wpływu warunków
wodnych panujących w glebach na ulistnienie
w zależności od wieku drzewostanu i warunków
siedliskowych. Uwzględniono wyniki analizy
wpływu suszy na defoliację drzewostanów
przedstawioną w raporcie z 2018 r. (Wawrzoniak
2018). Analiza została przeprowadzona dla
warunków wodnych gleb w 2012 r. oraz dla
różnicy defoliacji odnotowanej między latami
2013 i 2012, gdyż w ww. raporcie wykazano
silną zależność między warunkami wodnymi a
ulistnieniem drzewostanów w tych latach.
Warunki klimatyczno-wodne w 2018 r.
Roczny klimatyczny bilans wodny obszarów
leśnych wskazuje na deficyt wilgoci, który
wystąpił w 2018 r. na terenach zachodniej
Wielkopolski i Ziemi Lubuskiej oraz na
Lubelszczyźnie. Deficyt wody w tych rejonach
dochodził do 140 mm. W okresie półrocza
letniego, w którym rozchód wody przeważa nad
przychodem, problem deficytu wody wyraźnie
się nasilił i objął swoim zasięgiem
większość kraju. Klimatyczny bilans wodny
miesięcy od kwietnia do września pokazuje,
że w obszarze obejmującym centrum kraju
i północne krańce panowały dobre warunki
wilgotnościowe, podobnie jak na niewielkim
terenie przy wschodniej granicy kraju.
Natomiast cała południowa, zachodnia i
większość wschodniej części Polski
znajdowały się w deficycie wodnym,
dochodzącym do 300 mm (ryc. 14).
Liczba dni suszy w 2018 r. wskazuje na
wystąpienie najdłuższej suszy glebowej
w Wielkopolsce i na Kujawach, gdzie w ciągu
roku niedobór wody dostępnej dla roślin
występował przez ponad 50 dni. Brak suszy
lub susza krótkotrwała (łącznie do 20 dni
w ciągu roku) miały miejsce na przeważającym
obszarze kraju. Bardziej szczegółowa analiza
dla okresu półrocza letniego wskazuje także
na występowanie suszy glebowej
na południowym wschodzie kraju, na Podlasiu,
a także w środkowej części terenów
nadmorskich. Bardziej szczegółowa analiza
dla okresu półrocza letniego wskazuje także
na występowanie suszy glebowej na
południowym wschodzie kraju, na Podlasiu, a
także w środkowej części terenów nadmorskich
(ryc. 14).
|
Rys. 14
.
Klimatyczny bilans wodny w okresie
półrocza letniego (a) i w okresie całego
2018 r. (b) oraz liczba dni suszy w
półroczu letnim (c) i w całym 2018 r.
(d) na terenie Polski. |
Warunki
wilgotnościowe panujące w 2018 r. wyróżnia
wystąpienie suszy na terenach, które w
latach poprzednich były wolne od deficytu
wody. Susza została odnotowana w rejonie
przymorskim, obejmując swoim zasięgiem
Pojezierze Kaszubskie oraz strefę nadmorską
od Słupska do Jastrzębiej Góry, wystąpiła
także w Sudetach oraz na Pogórzu
Bieszczadzkim.
Zmiana ulistnienia drzewostanów w 2018 r.
jako skutek warunków wilgotnościowych
panujących w 2017 r.
|
Rys. 15
.
Warunki wodne w 2017 r. i różnica
defoliacji drzewostanów między latami
2018 i 2017 |
Roczny CWB pokazał w
2017 r. nadmiar przychodu wody nad jej rozchodem
na terenie całego kraju (ryc. 15). W miesiącach
maksymalnego przyrostu drzew (maj–lipiec)
jedynie lokalnie występował niewielki deficyt
wody. Także wskaźnik suszy glebowej wskazuje na
występującą jedynie lokalnie niewielką liczbę
dni niedoboru wody dostępnej dla roślin. Warunki
te nie przełożyły się na zależność między
warunkami wodnymi a różnicą defoliacji drzew
między latami 2018 i 2017. Średnio w skali kraju
w 2018 r. defoliacja bardzo nieznacznie
zwiększyła się (0,06%). Wyhamowanie tendencji
wzrostowej defoliacji drzew w 2018 r. jest
wyraźne, jednak warunki wodne panujące w 2017 r.
nie były dość dobre, aby całkowicie zniwelować
powstałe w latach poprzednich straty w
ulistnieniu.
Wpływ warunków wilgotnościowych na ulistnienie
drzewostanów sosnowych zróżnicowanych wiekiem i
warunkami siedliskowymi.
Przeprowadzona analiza wskazała na wyraźny
wpływ, jaki wywołały warunki wilgotnościowe
panujące w glebach w 2012 r. na zmiany
ulistnienia sosen między latami 2013 i 2012.
Przykładowo w drzewostanach sosnowych III klasy
wieku (41–60 lat) wraz ze zwiększaniem CWBR od
-100 mm do +400 mm defoliacja malała średnio o
około 5%, a wraz ze zwiększaniem liczby dni
suszy do 160 w ciągu roku defoliacja
systematycznie rosła o około 4,5%.
Analiza wpływu żyzności siedliska na zmiany
ulistnienia sosen wskazuje silny związek obu
wskaźników wilgotności w drzewostanach rosnących
w borach mieszanych. Klimatyczny bilans wodny
wykazał wyraźną zależność także w przypadku
sosen rosnących w siedliskach lasów, a liczba
dni z suszą – w lasach mieszanych i borach.
Roczny klimatyczny bilans wodny obszarów leśnych
wskazuje na deficyt wilgoci, który wystąpił w
2018 r. na terenach zachodniej Wielkopolski i
Ziemi Lubuskiej oraz na Lubelszczyźnie. Deficyt
wody w tych rejonach dochodził do 140 mm (ryc.
14).
W 2018 r. najdłuższa susza glebowa (ponad 50 dni
niedoboru wody dostępnej dla roślin w ciągu
roku) występowała w Wielkopolsce i na Kujawach.
Na przeważającym obszarze kraju suszy nie było
lub była krótkotrwała (łącznie do 20 dni w ciągu
roku) (ryc. 14).
Nie wykazano korelacji między warunkami wodnymi
panującymi w 2017 r. a zmianą defoliacji w roku
2018 r. w stosunku do 2017 r. Dobre warunki
zaopatrzenia drzewostanów w wodę w 2017 r.
spowodowały pozytywny efekt odbudowy ulistnienia
po dwóch latach (2015 i 2016), w których susza
obejmowała duże obszary kraju.
Zarówno roczny klimatyczny bilans wodny (CWBR),
jak i liczba dni suszy glebowej (LDSR) wykazały
silny związek z defoliacją sosen w III, IV i V
klasie wieku (tj. w wieku 41–100 lat). W
przypadku drzewostanów najmłodszych nie
znaleziono zależności, podobnie zmiana
ulistnienia drzewostanów starszych niż 100 lat
nie wykazała związku z liczbą dni suszy.
|
