Zmiany wysokości pięcioletniej uprawy sosnowej w zależności od zagospodarowania pozostałości zrębowych i przygotowania gleby

Produkcja biomasy w ekosystemach leśnych w dużym stopniu zależy od ilości substancji odżywczych powracających do gleby w postaci ściółki oraz od jej rozkładu przez mikroorganizmy glebowe.
 

Zarówno w rezultacie procesu eluwialnego zachodzącego w glebie, który dominuje w siedliskach borów na obszarze niżu polskiego, jak i utraty substancji odżywczych poprzez pozyskiwanie surowca drzewnego, żyzność gleb stopniowo się obniża (Wittich 1961). Straty substancji odżywczych spowodowane wymywaniem naturalnych gleb leśnych są zazwyczaj równoważone przez składniki pokarmowe uwalniane w procesie wietrzenia, pochodzące ze ścioły oraz przez substancje, które dostają się do gleby z atmosfery w postaci opadów. W rezultacie tego naturalny spadek żyzności gleb jest procesem powolnym (Ulrich 1980).

 

Powszechnie uważa się, że tradycyjne pozyskiwanie drewna strzały nie prowadzi do zubażania gleb, ponieważ zawartość substancji mineralnych w drewnie jest stosunkowo mała (Mälkönen 1976). Jak wykazały badania, pozyskiwanie w cięciach rębnych całej nadziemnej części sosny zwyczajnej w porównaniu do pozyskiwania drewna strzały z korą spowodowało w środowisku następujący wzrost ubytku pierwiastków biogennych: azotu o 40%, fosforu o 55%, potasu o 76%, wapnia o 31% i magnezu o 22% (Gornowicz 2002). Pozyskiwanie pozostałości zrębowych prowadzi do znacznych ubytków w próchnicy glebowej, a to z kolei przyczynia się do zmniejszania żyzności gleb i zmian właściwości fizyko-mechanicznych gleb takich jak: zmniejszenie pojemności sorpcyjnej i zdolności regulacji, zwiększenie przepuszczalności wodnej i powietrznej oraz pogorszenie struktury (Kowalkowski 1983). Pozyskiwanie resztek pozrębowych może w dłuższym okresie przyspieszać proces  zakwaszania gleby (Nilssson 1987). Pozostawienie resztek pozrębowych, czyli gałęzi i igliwia, na powierzchni nie rozwiązuje w całości problemu wykorzystania pozostałości zrębowych. Należałoby również określić technikę pozostawiania resztek pozrębowych tak, aby z jednej strony działania te uwzględniały sposób odnowienia lasu, a z drugiej nie pogłębiały i tak już znacznych zmian w ekosystemie leśnym spowodowanych założeniem zrębu zupełnego. Zatem, koniecznym staje się ścisłe powiązanie dwóch zabiegów przygotowania powierzchni pozrębowej, tj. utylizacji pozostałości zrębowych i przygotowania gleby pod odnowienie, w jedną całość.

 

METODYKA PRACY

 

Powierzchnię badawczą założono na siedlisku boru świeżego w Nadleśnictwie Kalisz Pomorski w pododdziale 321a. Dziewięćdziesięcioletni drzewostan sosnowy charakteryzował się zadrzewieniem 0,8, zwarciem umiarkowanym, przeciętną pierśnicą 27 cm, wysokością 20 m, bonitacją II,5, jakością 3 i zasobnością grubizny na 1 ha wynoszącą 250 m³. Prace zrębowe wykonano w I kwartale 1999 roku rębnią zupełną wielkopowierzchniową (Ia). Powierzchnię zrębu wynoszącą 2,80 ha podzielono na 3 prostokątne bloki o wymiarach 156 m x 60 m. Każdy blok podzielono na pięć prostopadłych względem dłuższego boku zrębu pasów, na których w sposób losowy zastosowano następujące metody zagospodarowania pozostałości zrębowych:

• - pozostawienie resztek zrębowych w całości,
• - usunięcie pozostałości z powierzchni,
• - spalenie pozostałości na powierzchni,
• - rozdrobnienie resztek pozrębowych i pozostawienie ich na powierzchni,
• - rozdrobnienie pozostałości i zmieszanie ich z glebą mineralną.

Do rozdrabniania resztek pozrębowych użyto rozdrabniacza aktywnego, rotacyjnego o pionowej osi obrotu, konstrukcji inżyniera Piórkowskiego. Podstawowym elementem rozdrabniacza jest poziomy talerz, na którego obrzeżach zamocowano obrotowe noże bijaki. Maszynę dodatkowo wyposażono w sprężyste płaskowniki do zgrabiania nierozdrobnionych pozostałości. Na działkach z rozdrobnieniem pozostałości zrębowych i zmieszaniem ich z glebą mineralną, zastosowano dodatkowo pług talerzowy.

W czwartym kwartale 1999 roku przygotowano glebę do odnowienia trzema różnymi sposobami. Wytyczone wcześniej bloki podzielono na trzy równoległe do dłuższego boku zrębu pasy, na których przemiennie zastosowano następujące sposoby przygotowania gleby:

• - wyoranie bruzd pługiem LPz-75,
• - wyoranie bruzd pługiem aktywnym U-162,
• - naoranie wałków pługfrezarką.

Dno bruzd spulchniono do głębokości około 40 cm pogłębiaczem leśnym L-01 w modyfikacji inż. Piórkowskiego. Natomiast przed naoraniem wałków powierzchnię zaorano pługiem talerzowym.

Nałożenie poprzecznych i podłużnych pasów na powierzchni badawczej pozwoliło uzyskać po 15 działek w każdym bloku, z różnymi kombinacjami metod utylizacji pozostałości zrębowych i sposobów przygotowania gleby.

Powierzchnię odnowiono sztucznie w kwietniu 2000 roku, jednorocznym materiałem sadzeniowym sosny zwyczajnej pochodzącej ze szkółki leśnej Nadleśnictwa Kalisz Pomorski. Sosnę posadzono w szparę pod kostur w więźbie 1,5 m x 0,6 m.

Pomiary wysokości pięcioletniej uprawy dokonano w pierwszej dekadzie września 2004 roku. Pomiarami objęto 25% powierzchni uprawy (co czwarty rząd drzewek) z pominięciem skrajnych rzędów. Pomiar wykonano za pomocą dwumetrowego przymiaru liniowego z dokładnością do 1 cm.

Na podstawie zebranych danych obliczono średnie wysokości drzewek, a następnie w celu określenia wpływu metod zagospodarowania pozostałości zrębowych i sposobów przygotowania gleby na wysokość uprawy obliczone wielkości poddano analizie wariancji. Przy stwierdzeniu istotnego wpływu badanych czynników na wysokość uprawy przeprowadzono dodatkowo test istotności różnic wartości średnich metodą Duncana.

 

WYNIKI

 

Najwyższą średnią wysokość pięcioletniej uprawy (140 cm) stwierdzono po pozostawieniu resztek pozrębowych w całości na powierzchni i przygotowaniu gleby w bruzdy pługiem LPz-75 (tab. 1.). Badania wykazały również, że dobre rezultaty pod względem wzrostu uprawy osiągnięto po rozdrobnieniu pozostałości zrębowych i wymieszaniu ich z glebą mineralną. Średnia wysokość uprawy po zastosowaniu tej metodzy utylizacji pozostałości zrębowych wynosiła 134 cm na działkach z bruzdami wyoranymi pługiem LPz-75 lub pługiem aktywnym U-162 oraz 131 cm z wałkami naoranymi pługofrezarką.

Najniższą średnią wysokość sosny stwierdzono po spaleniu pozostałości zrębowych na powierzchni - 116 cm na uprawie z bruzdami wykonanymi pługiem LPz-75 i 118 cm na uprawie z bruzdami wykonanymi pługiem aktywnym U-162. Przeprowadzona analiza statystyczna wykazała na poziomie istotności a=0,05   istotny wpływ metod zagospodarowania pozostałości zrębowych i sposobów przygotowania gleby na wysokość pięcioletniej uprawy sosnowej. Zastosowany test Duncana dla średnich wysokości sosny ze względu na zastosowane metody utylizacji pozostałości zrębowych wykazał, że najwyższa uprawa (133 cm) była po rozdrobnieniu resztek pozrębowych i wymieszaniu ich z glebą mineralną oraz po pozostawieniu resztek w całości na powierzchni. Niższe średnie wysokości uprawy stwierdzono po rozdrobnieniu pozostałości i pozostawieniu ich na powierzchni (126 cm), całkowitym usunięciu resztek pozrębowych z powierzchni (122 cm) i spaleniu pozostałości na zrębie (120 cm). Wysokości te różniły się istotnie statystycznie (ryc. 1.).

Przeprowadzony test istotności różnic dla średnich wysokości sosny ze względu na sposoby przygotowania gleby wykazał, że najwyższą wysokość uprawy, statystycznie różną od pozostałych sposobów, odnotowano na działkach z wyoranymi pługiem LPz-75 bruzdami - 129 cm (ryc. 2.). Niższe wysokości osiągnęła uprawa po wyoraniu bruzd pługiem aktywnym U-162 (126 cm) i naoraniu wałków pługofrezarką (125 cm), ale różnice między tymi wielkościami nie były statystycznie istotne (ryc. 2.).

 

WNIOSKI

 

Wyniki przeprowadzonych badań powalają na sformułowanie następujących uogólnień i wniosków:

1. Zarówno zastosowane w badaniach metody zagospodarowania pozostałości zrębowych jak i sposoby przygotowania gleby wpłynęły istotnie na wysokość pięcioletniej uprawy sosnowej.
2. Najwyższą wysokość osiągnęła uprawa po rozdrobnieniu pozostałości zrębowych i zmieszaniu ich z wierzchnią warstwą gleby mineralnej oraz po pozostawieniu resztek pozrębowych w całości na powierzchni. Natomiast najniższą wysokość uprawy stwierdzono po spaleniu pozostałości zrębowych na powierzchni.
3. Najlepszym sposobem przygotowania gleby pod względem wysokości uprawy okazało się wyoranie bruzd pługiem dwuodkładnicowym LPz-75 z jednoczesnym ich spulchnieniem pogłębiaczem. Po zastosowaniu pozostałych sposobów przygotowania gleby, tj. wyoraniu bruzd pługiem aktywnym U-162 z pogłębiaczem i naoraniu wałków pługofrezarką wysokość uprawy była istotnie niższa.
4. Uzyskane wyniki badań pozwalają wnioskować, że istotnym czynnikiem decydującym o wzroście uprawy jest masa i tempo mineralizacji ścioły leśnej. Usunięcie z powierzchni zrębu lub spalenie gałęzi z igliwiem spowodowało znaczny ubytek materii organicznej i stąd efekty wzrostowe uprawy były najgorsze. Również szybkie tempo mineralizacji materii organicznej po 5 latach od założenia uprawy, występujące w sposobie przygotowania gleby polegającym na wcześniejszym zaoraniu powierzchni zrębowej pługiem talerzowym, a następnie naoraniem wałków pługofrezarką, wpłynęło negatywnie na wzrost uprawy. Natomiast spowolnione tempo odzyskiwania substancji pokarmowych ze ścioły leśnej obserwowane przy pozostawieniu resztek pozrębowych w całości i wyoraniu bruzd pługiem LPz-75 spowodowało najlepsze efekty wzrostowe uprawy.

 

 

LITERATURA

 

Gornowicz R., 2002. Wpływ pozyskiwania biomasy sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.) na wycofywanie pierwiastków biogennych ze środowiska leśnego. Rozprawy naukowe. Roczniki Akademii Rolniczej w Poznaniu. Zeszyt 331, ss. 96.

Gornowicz R., Pilarek Z., Wójkiewicz D., 2004. The effect of preparation of the clear-cut area for renovation on the growth of pine (Pinus sylvestris L.) plantation. Forestry, vol. 7, 39-44.

Kowalkowski A., 1983. Wpływ pozyskiwania biomasy w drzewostanach sosnowych na obieg składników mineralnych oraz właściwości gleb siedlisk borowych. Pr. Inst. Bad. Leśn. 598, 1-23.

Mälkönen E., 1976. Effect of whole - tree harvesting on soil fertility. Silva Fenn. 10 (3), 157-164.

Marciniak P., 2007. Pozostałości zrębowe i przygotowanie gleby a uprawa sosnowa. Las Polski. 1/2007, 20-21.

Nilsson J. E., 1987. Performance in freezing tests and field experiments of full-sib families of Pinus sylvestris L. Can. J. Forest. 17 (11), 1340-1347.

Ulrich B., 1980. Die Bedeutung von Rodung und Feuer für die Boden- und Vegetationsentwicklung in Mitteleuropa. Forstwiss. Centralbl. 99, 376-384.

Wittich W., 1961. Der Einfluß der Baumart auf dem Bodenzustand. Allg. Forstzeitschr. 16, 41-45.

 

 

Autorzy: dr hab. Roman Gornowicz, prof. UP, dr inż. Zenon Pilarek, dr inż. Stanisław Gałązka, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu

Oryginał: Height changes of five-year old pine plantation depending on the method of management of cutting residues and way of soil preparation. Acta Sci. Pol., Silv. Coleandr. Rat. Ind. Lignar. 6(3) 2007, 25-31.