Aspekty ekologiczne pozyskiwania i zrywki drewna

Współczesna koncepcja gospodarki leśnej stwarza pozytywną motywację do podejmowania prac badawczych nad wypracowywaniem sposobów zachowania równowagi pomiędzy nieuchronną ingerencją człowieka w środowisko leśne a możliwością naturalnego rozwoju tego środowiska [Maciejewska 2005]. Praktyczna wykładnia takiego stanowiska znajduje się w Ustawie o lasach i najważniejszych zarządzeniach.

„Narastająca od lat degradacja środowiska przyrodniczego i wzmożone oddziaływanie niekorzystnych czynników biotycznych i abiotycznych, zagrażają istnieniu lasów. Zagrożenie to jest konsekwencją skali i tempa zmian w warunkach środowiska wywołanych działalnością człowieka, za którymi nie nadążają zdolności adaptacyjne lasów, jak też postępującego zubożenia biocenozy leśnej w wyniku długotrwałego prowadzenia uproszczonej i schematycznej gospodarki leśnej. W tej sytuacji ochrona lasów musi być ukierunkowana na minimalizację oddziaływania obecnych i przyszłych zagrożeń - zarówno zewnętrznych, tj. głównie cywilizacyjnych i klimatycznych, niezależnych od leśników, jak i wewnętrznych wynikających z uproszczeń stosowanych dotychczas w gospodarce." [Zarządzenie Nr 11A].

Obowiązująca Ustawa o lasach z dnia 28 września 1991 roku, a także powszechnie znane Zarządzenie nr 11A Dyrektora Generalnego Lasów Państwowych z dnia 11 maja 1999 roku określają zasady prowadzenia gospodarki leśnej. Działalność gospodarcza w Lasach Państwowych powinna być prowadzona na zasadach ekologicznych, ze szczególnym uwzględnieniem: zachowania lasów, ochrony lasów, gleb i wód, a także „produkcji, na zasadzie racjonalnej gospodarki, drewna oraz surowców i produktów ubocznego użytkowania lasu" (Ustawa o lasach z dnia 28 września 1991 roku).

Pozyskanie drewna powoduje silne zakłócenia w ekosystemie leśnym, przy czym często są to zmiany o charakterze bardzo silnego stresu środowiskowego [Paschalis i in. 1994]. Nowe spojrzenie na gospodarkę leśną uwzględnia przede wszystkim maksymalną ochronę ekosystemu leśnego, a tym samym obliguje do stosowania technologii przyjaznych dla środowiska, polegających na prowadzeniu prac w sposób ograniczający do minimum uszkodzenia pozostających składników lasu, w szczególności gleby oraz drzew [Kamiński 1988, Giefing 1999, Gil 1999, Suwała 2004, Grodecki i in. 2005, Maciejewska 2005].

Celem prowadzonych badań była próba oceny wpływu stosowanych technologii pozyskania i zrywki surowca na środowisko leśne, a w szczególności na glebę i pozostający drzewostan.

MATERIAŁ I METODY

Badaniami objęto drzewostany sosnowe V klasy wieku, w których dokonano trzebieży późnej (TP) w systemie drewna krótkiego z zastosowaniem dwóch różnych technologii pozyskania i zrywki. Na powierzchni TP M zastosowano wariant maszynowy pozyskania i zrywki, przy użyciu harwardera Buffalo Dual firmy Ponsse. Na powierzchni TP R-M zabieg trzebieży późnej prowadzono stosując technologię ręczno-maszynową (pozyskanie przy użyciu pilarki spalinowej Husqvarna 357XP, zrywka półpodwieszona przy użyciu ciągnika Ursus 1634 z wciągarką). Na obu powierzchniach dokonano oceny i inwentaryzacji uszkodzeń gleby. W tym celu na działce TP M (1,5 ha) założono 82 prostokątne powierzchnie próbne, na działce TP R-M (1,8 ha) 154 kołowe powierzchnie próbne o promieniu 2 m. Na działce TP M powierzchnie próbne zlokalizowano na szlakach operacyjnych, ze względu na występowanie uszkodzeń jedynie na nich. W celu dokonania oceny uszkodzeń gleby, szlaki podzielono na dwa rodzaje:

• szlaki główne, o długości powyżej 30 m
• szlaki pomocnicze, o długości do 30 m.

Na każdym szlaku głównym, na co dziesiątym metrze, założono powierzchnię próbną, którą stanowił prostokąt o wymiarach 4 m (szerokość szlaku) x a, gdzie a = 0,1L/n (L - długość szlaku [m], n - liczba powierzchni próbnych na szlaku). Na szlakach pomocniczych, ze względu na ich długość ograniczoną do 30 m, wyznaczano tylko jedną powierzchnię próbną o wymiarach 4 m x a, zlokalizowaną w połowie szlaku. Suma pól wszystkich powierzchni próbnych założonych na działce TP M stanowiła 10% ogólnej powierzchni szlaków.

Na działce TP R-M środki próbnych powierzchni kołowych były punktami węzłowymi, nałożonej na działkę, siatki kwadratów o bokach 10 x 10 m. Do oceny uszkodzeń gleby zastosowano sześciostopniową skalę (tab. 1) [Grodecki i in. 2000].

Tabela 1. Skala uszkodzeń gleby

Na powierzchniach próbnych, zarówno kołowych jak i prostokątnych, dokonano oceny uszkodzeń gleby, przypisując występującym stopniom uszkodzeń określoną procentową część powierzchni próbnej. Ponadto poddano ocenie wszystkie pozostające na obu powierzchniach po wykonanym zabiegu drzewa, pod kątem ich uszkodzenia. Uszkodzenia inwentaryzowano według czterostopniowej skali uszkodzeń drzew (tab. 2) [Grodecki i in. 2000]. Stopień uszkodzenia odnoszono do miejsca jego występowania: strzała, szyja korzeniowa, korzenie.

Tabela 2. Skala uszkodzeń drzew

1. Wskaźnik uszkodzeń gleby

W_G =  ΣP_1a-4/P * 100%

gdzie:

W_G  - wskaźnik uszkodzeń gleby

ΣP_1a-4- suma powierzchni gleby uszkodzonej w stopniach 1a-4

P - powierzchnia drzewostanu

 

2. Wskaźnik dotkliwych uszkodzeń gleby

W_Gd = (P₃ + P₄) / P * 100%

 

gdzie:

W_Gd  - wskaźnik dotkliwych uszkodzeń gleby

P₃- powierzchnia uszkodzona w stopniu 3

P₄- powierzchnia uszkodzona w stopniu 4

P - powierzchnia drzewostanu

 

3. Syntetyczny wskaźnik uszkodzeń gleby

Sw_G = ( 0,1 * P_1a + 0,3 * P_2a + 1 * P_2b 3 * P₃  + 3 * P₄ ) / P

 

gdzie:

Sw_G  - syntetyczny wskaźnik uszkodzeń gleby

P_1a- powierzchnia uszkodzona w stopniu 1a

P_2a- powierzchnia uszkodzona w stopniu 2a

P_2b- powierzchnia uszkodzona w stopniu 2b

P₃- powierzchnia uszkodzona w stopniu 3

P₄- powierzchnia uszkodzona w stopniu 4

P - powierzchnia drzewostanu

4. Wskaźnik uszkodzeń drzew

W_D = ΣD_u / L_D * 100%

 

gdzie:

W_D - wskaźnik uszkodzeń drzew

- suma drzew uszkodzonych

L_D - liczba drzew w drzewostanie

5. Wskaźnik dotkliwych uszkodzeń drzew

W_Dd = ( D_III+D_IV ) / L_D * 100%

gdzie:

W_Dd - wskaźnik dotkliwych uszkodzeń drzew

D_III- liczba drzew uszkodzonych w stopniu III

D_IV- liczba drzew uszkodzonych w stopniu IV

L_D - liczba drzew w drzewostanie

 

 6. Syntetyczny wskaźnik uszkodzeń drzew

Sw_D = ( 0,25 * D_I +0,5 * D_II +2 * D_III + 3 * D_IV ) / L_D

 

gdzie:

Sw_D - syntetyczny wskaźnik uszkodzeń drzew

D_I- liczba drzew uszkodzonych w stopniu I

D_II- liczba drzew uszkodzonych w stopniu II

D_III- liczba drzew uszkodzonych w stopniu III

D_IV- liczba drzew uszkodzonych w stopniu IV

L_D - liczba drzew w drzewostanie

 

7. Syntetyczny wskaźnik uszkodzeń środowiska leśnego

Sw_DG = Sw_G + Sw_D

 

gdzie:

Sw_DG - syntetyczny wskaźnik uszkodzeń środowiska leśnego

Sw_G - syntetyczny wskaźnik uszkodzeń gleby

Sw_{D -} syntetyczny wskaźnik uszkodzeń drzew

WYNIKI BADAŃ

Przeprowadzona ocena i inwentaryzacja uszkodzeń gleby pozwoliły na określenie wielkości powierzchni zakwalifikowanych do odpowiednich stopni uszkodzeń (tab. 3).

Tabela 3. Struktura uszkodzeń gleby na działkach TP M i TP R-M

Na działce TP M obszar między szlakami operacyjnymi, stanowiący 77% powierzchni działki, zaliczono w całości do stopnia I (ścioła zachowana, brak śladów ubicia). Obszar obejmujący szlaki operacyjne (23% powierzchni działki) został naruszony w 15%, przy czym 14% sklasyfikowano jako uszkodzenia w stopniu 4. Nie wystąpiły uszkodzenia gleby w stopniach 2a, 2b i 3. Z kolei na działce TP R-M obszar nienaruszony (stopień 1) to 75% powierzchni działki. Pozostałe 25% powierzchni zostało uszkodzone w stopniach: 1a (16%), 2a (2%), 2b (6%) oraz 3 (1%). Nie wystąpiły uszkodzenia gleby w stopniu 4.

Na podstawie dokonanej w terenie oceny uszkodzeń gleby obliczono główne wskaźniki uszkodzeń (tab. 4).

Tabela 4. Wskaźniki uszkodzenia gleby na działkach TP M i TP R-M

Wskaźnik uszkodzeń gleby (W_G) dla działek TP M i TP R-M wyniósł odpowiednio 15% i 25%. Wskaźnik dotkliwych uszkodzeń (W_Gd) w przypadku działki TP M przyjął wartość 14%, w przypadku działki TP R-M 0%. Wartość syntetycznego wskaźnika uszkodzeń gleby była prawie 4 razy większa na działce TP M, w odniesieniu do działki TP R-M.

Dla obu działek określono liczbę drzew uszkodzonych podczas prac pozyskaniowo-zrywkowych. Uszkodzone drzewa zakwalifikowano do odpowiednich stopni uszkodzeń, a w ramach stopnia - do miejsca, w którym uszkodzenie wystąpiło (tab. 5).

Tabela 5. Struktura uszkodzeń drzew na działkach TP M i TP R-M

Stwierdzono, że z 375 drzew, które pozostały po zakończeniu prac pozyskaniowo-zrywkowych na działce TP M, uszkodzonych zostało 7 sztuk (ok.2%). Cztery z nich zakwalifikowano do I stopnia uszkodzeń (miejsce uszkodzenia: szyja korzeniowa), pozostałe trzy sztuki, odpowiednio do stopnia II, III i IV. Na działce TP R-M, z pozostałych 420 sztuk, uszkodzonych zostało 21 drzew (5%). Dziewiętnaście sztuk zakwalifikowano do I stopnia uszkodzenia na skutek otarcia powierzchni pnia z niewielkim ubytkiem kory. Pozostałe dwie sztuki przypisano do stopnia II i IV. Uszkodzenia najczęściej występowały na szyi korzeniowej (18 drzew), w dalszej kolejności na strzale.

W celu porównania wyników dokonanej oceny i inwentaryzacji uszkodzeń drzew na działkach TP M i TP R-M, obliczono dla każdej z nich główne wskaźniki uszkodzeń drzew (tab.6).

Tabela 6. Wskaźniki uszkodzeń drzew na działkach TP M i TP R-M

Wskaźnik uszkodzeń drzew(W_D) dla działek TP M i TP R-M wyniósł odpowiednio ok. 2% i 5%. Wskaźnik dotkliwych uszkodzeń drzew (W_Dd) w przypadku działki TP M przyjął wartość 0,53%, w przypadku działki TP R-M 0,23%. Wartość syntetycznego wskaźnika uszkodzeń drzew była o ok.13% niższa na działce TP M, w odniesieniu do działki TP R-M. W celu określenia uszkodzeń środowiska leśnego na skutek prowadzonych prac pozyskaniowo-zrywkowych, obliczono wartość syntetycznego wskaźnika uszkodzeń (Sw_DG) dla poszczególnych działek W przypadku działki TP M wyniósł on 0,438, w przypadku działki TP R-M - 0,136.

DYSKUSJA

Przeprowadzone badania wykazały, że stosowanie technologii maszynowej pozyskania surowca drzewnego ma niekorzystny wpływ na środowisko glebowe. Uzyskane wyższe wartości wskaźników uszkodzeń gleby dla działki TP M, w odniesieniu do działki TP R-M wynikają nie tyle z typowych, co z dodatkowych aspektów, stymulujących destrukcyjny wpływ pozyskania i zrywki drewna na gleby. Zaliczyć można do nich m.in.:

• - liczbę wykonywanych zabiegów trzebieży późnej przy użyciu harwardera - doświadczenie operatora (zabieg trzebieży późnej był pierwszym tego rodzaju zabiegiem wykonywanym przez wspomnianą maszynę na terenie nadleśnictwa),
• - sposób udostępnienia drzewostanu siecią szlaków operacyjnych (zaprojektowana w drzewostanie sieć szlaków okazała się niewystarczająca dla zastosowanego procesu technologicznego).

Uzyskany wysoki udział powierzchni uszkodzenia gleby w stopniu 4 (gleba ubita, wyraźne ślady ubicia przez pojazd lub ładunek) na działce TP M, tłumaczy rodzaj przyjętej skali uszkodzeń. Oznacza on, teoretycznie, uszkodzenie przyjęte za najbardziej uciążliwe dla środowiska glebowego. Podczas prowadzonej oceny i inwentaryzacji działki TP M, zdarzały się powierzchnie, na których, w ramach tego stopnia gleba mineralna była wymieszana ze ściołą (stopień 2b wg przyjętej skali), lub głęboko zniszczona, powierzchniowo usunięta, a głębsze jej warstwy odsłonięte (stopień 3). Ale zinwentaryzowano też takie powierzchnie, które poza ubiciem, nie miały żadnych innych śladów zniszczeń. Budzi to wątpliwość, czy rzeczywiście stopień czwarty oznacza stan zniszczenia najbardziej uciążliwy dla środowiska leśnego. Na działce TP R-M, na której prowadzono zrywkę drewna przy użyciu wciągarki, nie stwierdzono (kierując się przyjętą skalą uszkodzeń) gleb naruszonych w stopniu 4. O takim wyniku zadecydował rodzaj stosowanej zrywki (zrywka półpodwieszona). Ciągnięty za pojazdem zrywkowym sortyment zacierał bowiem ślady ubicia gleby przez pojazd (stopień 4), powodując przy tym jednocześnie uszkodzenia gleby innego rodzaju (wymieszanie gleby mineralnej ze ściołą, odsłonięcie gleby mineralnej, głębokie zniszczenie gleby). W rezultacie takie podwójne naruszenie powierzchni gleby przypisywano do stopni 1a-3. Podczas oceny uszkodzenia, kierowano się bowiem widocznym, a nie domniemanym jego efektem. Przyjęta metodyka i uzyskane na jej podstawie wyniki wskazują, że tradycyjna technologia pozyskania i zrywki drewna okazuje się bardziej przyjazna dla środowiska glebowego, niż technologia najnowsza. Prawdopodobnie decyduje o tym fakt, że doświadczenie w pracy z maszyną najnowszej generacji (harwarder Buffalo Dual) jest bez porównania mniejsze, niż w pracy metodami tradycyjnymi. Żadna z zastosowanych technologii nie jest jednak na tyle proekologiczna, żeby można było ją stosować na obszarze objętym ochroną (w części środkowej powierzchni objętej badaniami znajdował się obszar ochrony ścisłej widłaków). Przyczyn różnic w wielkości uzyskanych wskaźników uszkodzeń gleby, określonych dla działek TP M i TP R-M, na których wykonywano ten sam zabieg hodowlany należy upatrywać w realizacji samego procesu technologicznego (poziom mechanizacji prac, dobór technologii i środków technicznych, sposób udostępnienia drzewostanu, poprawność wykonania zabiegu, kwalifikacje zawodowe pracowników). Obie działki zlokalizowane były bowiem w tym samym drzewostanie. Z kolei poziom uszkodzeń w przypadku pozostałych po zabiegu trzebieży późnej drzew można określić jako stosunkowo niski. Mniejsza liczba uszkodzonych drzew na działce TP M była przede wszystkim wynikiem małego zagęszczenia drzew przed zabiegiem, co umożliwiało duża swobodę manipulacji maszyną. Z kolei przyczyn większej liczby uszkodzonych drzew na działce TP R-M należy upatrywać w sposobie prowadzonej zrywki. Na obu działkach najczęściej uszkodzeniu ulegała kora drzew, najrzadziej miazga.

WNIOSKI

Na podstawie przeprowadzonych badań sformułowano następujące uogólnienia i wnioski:

1. Proces technologiczny pozyskania drewna w trzebieży późnej z zastosowaniem harwardera w odniesieniu do technologii ręczno-maszynowej charakteryzował się wyższym poziomem uszkodzeń gleby (wskaźnik dotkliwych uszkodzeń gleby W_Gd wyniósł odpowiednio 14% 0%).

2. Poziom uszkodzeń drzew przy pozyskaniu drewna zarówno w technologii maszynowej, jak i ręczno-maszynowej, był niski i wynosił odpowiednio 2% i 5%.

3. Zmniejszenie negatywnego wpływu procesu technologicznego pozyskania i zrywki drewna na środowisko leśne (w szczególności glebę i pozostający drzewostan) jest możliwe do osiągnięcia poprzez prawidłowy dobór technologii i środków technicznych oraz odpowiednie udostępnianie drzewostanu, dostosowane do wybranej technologii. Nie bez znaczenia pozostaje doświadczenie operatora.

PIŚMIENNICTWO

Giefing D.F., 1999. Wpływ pozyskiwania drewna w czyszczeniach późnych drzewostanów sosnowych na środowisko. Część 2. Gleby. Sylwan. 6: 91-100.

Gil W., 1999. Problemy wyboru środków do operacji pozyskaniowo-zrywkowych. Sylwan. 6: 47-56.

Grodecki J., Różański H., Stempski W., Gornowicz R., Jabłoński K., Naparty K., Pilarek Z., Wojtkowiak R., 2000. Środowiskowe i produkcyjne skutki udostępniania drzewostanów siecią szlaków operacyjnych. Manuskrypt. DGLP. Warszawa.

Grodecki J., Stempski W., 2005. Wpływ technologii na poziom uszkodzeń środowiska leśnego podczas pozyskiwania drewna z cięć trzebieżowych. Użytkowanie Lasu a trwały i zrównoważony rozwój leśnictwa. Kat. Użytk. Lasu. AR Poznań: 21-27.

Kamiński E., 1988. Użytkowanie lasu a ochrona środowiska leśnego. Sylwan. 10: 1-8.

Maciejewska M., 2005. Ekologiczne i ekonomiczne aspekty pozyskiwania drewna z drzewostanów sosnowych z zastosowaniem różnych technologii. Praca Magisterska. Katedra Techniki Leśnej. Akademia Rolnicza w Poznaniu: 79.

Paschalis P., Porter B., 1994. Próba oceny uszkodzeń drzew w wyniku prac zrywkowych w sosnowych drzewostanach przedrębnych. Sylwan. 9: 17-21.

Suwała M., 2004. Uszkodzenia gleby w drzewostanach sosnowych przy pozyskiwaniu drewna w praktyce leśnej. Sylwan. 1: 87-101.

Ustawa o lasach z dnia 28 września 1991 roku. Dziennik Ustaw z 8 listopada 1991 Nr 101 poz. 444 (zm. Dz. U. z 2007r., Nr 181, poz. 1286; Dz. U. z 2007r., Nr 64, poz. 427;Dz. U. z 2007r., Nr 59, poz. 405; Dz. U. z 2006r., Nr 245, poz. 1775; Dz. U. z 2006r., Nr 227, poz. 1658; Dz. U. z 2005r., Nr 175, poz. 1462; Dz. U. z 2005r., Nr 175, poz.1460; Dz. U. z 2005r., Nr 167, poz. 1399; Dz. U. z 2005r., Nr 157, poz. 1315).

Zarządzenie Nr 11A/1999 Dyrektora Generalnego Lasów Państwowych z dnia 11 maja 1999 r. (zn. spr. ZG - 7120 - 2/99) zmieniające Zarządzenie Nr 11 Dyrektora Generalnego Lasów Państwowych z dnia 14 lutego 1995 roku w sprawie doskonalenia gospodarki leśnej na podstawach ekologicznych (zn. spr. ZZ - 710 - 13/95) [on-line]. [dostęp 03.07.2009.]. Dostępny w Internecie: http://www.lp.gov.pl/zd/z11A-1999/dz_view

Autorzy: Katarzyna Glazar, Marianna Maciejewska, Katedra Techniki Leśnej, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu

Oryginał: Glazar K., Maciejewska M., 2009. Ecological aspects of wood harvesting and skidding in pine stands with use different technologies. Acta Sci. Pol., Silv. Colendar. Rat. Ind. Lignar. 8(3), 5-14. Teks do pobrania poniżej: