|
Warunki wodne gleb na terenach leśnych
Polski w 2019 r.
Andrzej Boczoń, Robert Hildebrand
W warunkach klimatu umiarkowanego można
wyróżnić dwa wyraźne okresy zasilania i
odpływu wody z gleby. W półroczu chłodnym
mamy do czynienia z dopływem i
retencjonowaniem wody w glebie, która jest
wykorzystywana przez roślinność w półroczu
ciepłym, w którym odpływ wody przeważa nad
przychodem i powstają okresowe niedobory
wody glebowej. Ocieplenie się klimatu
przejawiające się wzrostem średnich
temperatur i zmianą rozkładu opadów powoduje
zaburzenie tej równowagi. Ciepłe zimy, brak
pokrywy śnieżnej sprawiają, że już w okresie
przedwiośnia coraz częściej mamy do
czynienia z występowaniem niedoborów wilgoci
w glebie. To zwiększa ryzyko wystąpienia
suszy długotrwałej w kolejnych miesiącach.
W ostatnich latach obserwuje się
występowanie susz glebowych na terenach
leśnych obejmujące duże obszary Polski.
Zmiany klimatu i ich wpływ na drzewostany
powodują konieczność wyznaczania zasięgu,
częstotliwości i nasilenia susz zarówno w
skali globalnej, jak i krajowej. Takie
działania mogą stanowić podstawę do
opracowywania strategii łagodzenia skutków
suszy (Wang i in. 2014). W południowej
Europie długość i intensywność letnich susz
podwoiły się w ciągu ostatnich
dziesięcioleci powodując, że susze należą do
głównych wyzwań, przed którymi stanie
leśnictwo w najbliższej perspektywie (Albert
i in. 2015). Aby zapewnić produktywne i
funkcjonalne ekosystemy, gospodarka leśna
musi dostosować strukturę i skład lasu do
oczekiwanego wzrostu częstotliwości zdarzeń
ekstremalnych (Bolte i in. 2009).
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.
Obliczenia przeprowadzono na podstawie
pomiarów na stacjach meteorologicznych
Instytutu Badawczego Leśnictwa
zlokalizowanych w czterech nadleśnictwach i
PGL Lasy Państwowe zlokalizowanych
w siedemnastu nadleśnictwach.
Określono klimatyczny bilans wodny (CWB),
który jest różnicą przychodu wody z opadami
i rozchodu wody w procesie ewapotrasnpiracji
(BP-EVT). Wskaźnik został obliczony na
podstawie ewapotranspiracji dobowej wzorem
Penmana-Monteitha. Obliczono ten wskaźnik
dla półrocza letniego (CWBL) i dla całego
roku (CWBR). Liczbę dni z deficytem wody
glebowej przedstawiono w ujęciu lat
kalendarzowych (LDR) i dla miesięcy letnich
(LDL).
|
Rys. 14
.
Warunki klimatyczno wodne w 2019 r.: a)
roczny klimatyczny bilans wodny, b)
klimatyczny bilans wodny półrocza
letniego, c) liczba dni ograniczonej
dostępności wody dla roślinności w roku,
d) liczba dni ograniczonej dostępności
wody dla roślin w miesiącach kwiecień –
lipiec. |
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) (Smax wg Komatsu et al. 2008).
Wpływ suszy na stan drzewostanów określono,
posługując się różnicą defoliacji
poszczególnych drzew między latami 2018 i
2019 na powierzchniach monitoringu lasu,
w poszczególnych strefach wystąpienia suszy
i zróżnicowania klimatycznego bilansu
wodnego w miesiącach największego przyrostu
drzew, tj. w miesiącach maj–lipiec.
Warunki klimatyczno-wodne w 2019 r. oraz w
dziesięcioleciu 2010-2019
Zastosowane wskaźniki identyfikacji susz
wskazują, że w 2019 r. susza objęła duże
tereny leśne kraju (ryc. 14). Klimatyczny
bilans wodny całego roku (CWBR) wskazuje na
występowanie niedoboru wody jedynie na
niewielkich obszarach Wielkopolski oraz na
krańcach północno-wschodnich kraju. W
półroczu letnim (według klimatycznego
bilansu wodnego tego okresu – CWBL) problem
deficytu wody wyraźnie się nasilił i
niedobór wilgoci objął swoim zasięgiem
większość terenów leśnych kraju. Ten efekt
potwierdzają wskaźniki liczby dni z
niedoborem wody w glebie zarówno w ujęciu
rocznym (LDR), jak i w okresie największego
wzrostu drzew (LDL). Zastosowane wskaźniki
wskazują na intensywną suszę w rejonie
Wielkopolski i Dolnego Śląska, oraz na
wschodzie kraju. Z tym, że CWBL wskazuje na
gorsze warunki wilgotnościowe na Podlasiu,
zaś LDL i LDR wskazują na gorsze warunki
panujące na Lubelszczyźnie.
|
Rys. 15
.
Uśrednione powierzchnią zasięgów
wskaźniki KBWL (A) i LDL (B) w latach
2010-2019 oraz procent drzew najbardziej
(C) i najmniej (D) uszkodzonych. |
Przeprowadzona analiza warunków wodnych gleby na
przełomie półroczy zimowego i letniego wykazała
inną genezę susz w latach 2018 i 2019. W roku
2018 po półroczu zimowym panowały w Polsce dobre
warunki zaopatrzenia gleby w wodę. Susza w tym
roku była więc głównie spowodowana niekorzystną
relacją między przychodem a rozchodem wody w
miesiącach letnich. W 2019 r. można zauważyć, że
zimą, na dużych obszarach kraju, nie nastąpiło
uzupełnienie niedoborów wody po suszy w 2018 r.
|
|
|
Rys. 16
.
Zmiana defoliacji drzewostanów na
powierzchniach monitoringu między
latrami 2019 i 2018 uśrednione w
strefach wskażników susz. |
Największy brak wody występował w
południowo-wschodniej Polsce, co skutkowało
suszą w kolejnych miesiącach na tym obszarze.
Również w Wielkopolsce i na Dolnym Śląsku nie
doszło do pełnego uzupełnienia wody glebowej po
okresie zimy. To warunkowało występowanie susz w
2019 roku na tych terenach.
W okresie 2010–2019 uśrednione dla terenu kraju
wskaźniki susz wskazują na występowanie
niekorzystnych trendów w zasobach wodnych (ryc.
15). KBWL wykazuje wyraźny trend malejący
wskazujący na zmniejszanie się zasobów wody w
półroczu letnim. Natomiast LDL ma wyraźny trend
rosnący, co wskazuje na występowanie coraz
dłużnych okresów z ograniczeniem dostępności
wody dla drzewostanów oraz wzrastającą
powierzchnię kraju, której ten problem dotyka. W
czterech z ostatnich pięciu lat KBWL osiąga
wyraźnie ujemną wartość średnią ważoną
powierzchnią wskazując, że na terenie kraju w
półroczu letnim dochodzi do wyraźnej przewagi
rozchodu wody nad jej przychodem. W przypadku
LDL w skali kraju wartości uśrednione osiągały
najwyższe w kolejności wartości w 2019, 2015 i
2018 roku.
Zmiana ulistnienia drzewostanów w okresie
dziesięciolecia 2010-2019 jako skutek warunków
wilgotnościowych na terenach leśnych
W okresie 2011–2019 na powierzchniach
monitoringu odnotowano wzrost udziału drzew
silnie uszkodzonych oraz spadek udziału drzew
lekko uszkodzonych i zdrowych. Szczególnie duże
zwiększenie udziału drzew silnie uszkodzonych
miało miejsce w 2019 r., natomiast udział drzew
zdrowych był w tym roku podobnie niski, jak w
roku 2016. Warto przypomnieć, że lata 2016 i
2019 były poprzedzone latami z bardzo głęboką
suszą.
Szczególnie niekorzystne i rzutujące na kondycję
drzewostanów może być występowanie dużej liczby
dni z ograniczeniem dostępności wody w dwóch
następujących po sobie latach, tj. 2018 i 2019.
Można się spodziewać w kolejnych latach
obniżenia stanu zdrowotnego drzewostanów.
Od 2010 r. po raz pierwszy pojawiły się dwa
następujące po sobie lata (2018 i 2019) z
występującą suszą obejmującą większość obszarów
leśnych kraju.
Poszczególne lata charakteryzuje inna geneza
susz. W 2018 r. główną przyczyną były
niekorzystne warunki opadowe panujące w półroczu
letnim, co powodowało występowanie niedoborów
wody glebowej w miesiącach jesiennych. W 2019 r.
wpływ na występowanie deficytu wilgoci miały
zarówno niewielkie opady, nie pokrywające
zapotrzebowania na wodę, ale również niska
zawartość wody w glebie w następstwie suchego
roku 2018.
W 2019 r. największa susza wystąpiła na terenie
Wielkopolski oraz na Podlasiu i Lubelszczyźnie.
Na powierzchniach monitoringu lasu w 2019 r.
wystąpiło zróżnicowanie defoliacji zgodne z
sytuacją wilgotnościową panującą w 2018 r. (ryc.
16). Największe zwiększenie defoliacji wystąpiło
na zachodzie kraju – w Wielkopolsce i w
północnej części Dolnego Śląska. Średnio w
strefie z największym deficytem wody defoliacja
zwiększyła się o ponad 4%.
Przed 2018 r. susza z 2003 r. była klasyfikowana
jako najcięższe wydarzenie klimatyczne w Europie
w ciągu ostatnich 500 lat. Obecnie susza z 2018
r., która objęła swoim zasięgiem całą Europę
Środkową, jest określana przez ekspertów jako
jedna z najcięższych i najtrwalszych letnich
susz i fal upałów, jakie kiedykolwiek
odnotowano. Była bardziej ekstremalna
klimatycznie i miała większy wpływ na ekosystemy
leśne Środkowej Europy niż susza w 2003 r. (Schuldt
i in. 2020).
|
