Zleceniodawca:
IBL działalność statutowa

Okres trwania tematu:
1998-2002

Rola drzewostanu sosnowego w rozwoju fitocenozy na siedlisku lasu grądowego

 

Streszczenie zakończonego tematu badawczego

 

Większość autorów zajmujących się problemem wpływu drzewostanów sosnowych na siedlisko i fitocenozę grądu jest zdania, że wpływ ten ma charakter negatywny, prowadząc do pogorszenia się żyzności siedliska. Z drugiej strony, liczne obserwacje dotyczące zmian
i trendów rozwojowych, zachodzących współcześnie w wielu naszych drzewostanach
i zbiorowiskach leśnych, coraz częściej sugerują procesy odwrotne do tych, które przewidują klasyczne schematy. Zarysowująca się tu sprzeczność uzasadnia potrzebę i celowość bliższego zbadania tego problemu.

Głównym celem pracy była próba określenia kierunku i charakteru zmian zachodzących w fitocenozie i wybranych elementach siedliska pod wpływem i w trakcie rozwoju drzewostanów sosnowych na siedliskach lasów grądowych (Tilio –Carpinetum typicum TRACZ. 1962).

Do zrealizowania postawionego celu użyto metody opartej na analizie porównawczej, przeprowadzonej na różnych stanowiskach i hipotetycznym powiązaniu ich w następstwo czasowe. Badaniami objęto możliwie kompletny szereg rozwojowy drzewostanów, obejmujący różne etapy życia drzewostanu.

 Ocena  stopnia pogorszenia się jakości siedliska czy też degeneracji zbiorowiska roślinnego pod wpływem drzewostanu sosnowego wymaga odpowiedniego układu odniesienia, dlatego też przyjęto trzy warianty doświadczenia: 1) poza szeregiem rozwojowym drzewostanów sosnowych, badaniami objęto 2) analogiczny szereg rozwojowy drzewostanów zgodnych z kanonem gospodarki leśnej i dla Puszczy Białowieskiej są to drzewostany z panującym dębem, 3) szereg drzewostanów naturalnych rozwijających się
w warunkach ochrony ścisłej.

W celu ograniczenia zakresu pracy oraz zapewnienia warunku porównywalności drzewostanów, przyjęto, że badaniami zostanie objęty jeden rodzaj glebowy siedliska Lśw-1: siedliska Lśw- wariant 1 uwilgotnienia wytworzone na glebach brunatnych wyługowanych powstałych na bazie piasków zwałowych głębokich, gatunek: piaski słabo gliniaste. Wybór tego  rodzaju siedliska został podyktowany jego popularnością i reprezentatywnością w poszczególnych fazach rozwojowych drzewostanu. Z fitosocjologicznego punktu widzenia siedlisko to w największym stopniu odpowiada grądowi typowemu Tilio–Carpinetum  typicum TRACZ. 1962. W przypadku drzewostanów gospodarczych przyjęto również , że gatunek panujący powinien mieć udział większy od siedmiu.

Materiał badawczy został zebrany ze wszystkich jednorodnych płatów fitocenozy zgodnie z metodą Braun-Blanqueta na terenie Puszczy Białowieskiej spełniających powyższe kryteria.

Łącznie założono 160 powierzchni badawczych, na których wykonano zdjęcia fitosocjologiczne w dwu aspektach. Na terenie zagospodarowanej części Puszczy ze wszystkich 136 powierzchni pobrano próbki glebowe do analiz fizyko-chemicznych z poziomu ściółki (O) i próchnicznego (A). Na wszystkich powierzchniach wykonano pomiar pierśnic drzew i krzewów oraz pomiar wysokości i ocenę jakości gatunków panujących w piętrze drzew (lasy zagospodarowane). Ponadto dla jednej losowo wybranej powierzchni w fazie rozwojowej drzewostanu skartowano pnie i pomierzono wszystkie wysokości drzew i krzewów. Na tych samych powierzchniach w zagospodarowanej części Puszczy wykonano 12 profili glebowych z pobraniem próbek do analiz fizyko-chemicznych.

            W oparciu o uzyskane dane dokonano analizy porównawczej pomiędzy trzema szeregami rozwojowymi drzewostanów gospodarczych z panującą sosną i dębem oraz naturalnych z uwzględnieniem struktury roślinności, drzewostanu i właściwości gleby, a także powiązań między tymi trzema składnikami ekosystemu leśnego.

            Badania roślinności przeprowadzono pod katem  bogactwa gatunkowego, udziału form życiowych, udziału gatunków borowych i grądowych, ekologicznych liczb wskaźnikowych, wskaźników degeneracji fitocenozy, struktury pionowej, ogólnego podobieństwa florystycznego przy użyciu metody porządkowania DCA (ang. Detrended Correspondence Analysis)  i zależności struktury fitocenozy od warunków środowiska przy użyciu metody porządkowania CCA (ang. Canonical Correspondense Analysis). Badania drzewostanu dotyczyły przede wszystkim zmian składu gatunkowego, bonitacji, pierśnicowego pola przekroju i jakości technicznej. Natomiast badania glebowe dotyczyły właściwości chemicznych poziomu ściółki i mineralno próchnicznego oraz profili glebowych.

            Wyniki badań dotyczące roślinności wskazywały na brak istotnych różnic w bogactwie florystycznym pomiędzy odpowiadającymi sobie fazami rozwojowymi drzewostanów gospodarczych. Drzewostany naturalne miały zbliżoną liczbę gatunków do starszych klas wieku drzewostanów gospodarczych. Również udział form życiowych w drzewostanach dębowych i sosnowych nie wykazywał istotnych różnic za wyjątkiem hemikryptofitów i fanerofitów. W początkowych fazach rozwojowych widoczna jest przewaga pokrycia warstwy mchów pod drzewostanami sosnowymi.

Znaczenie gatunków borowych i grądowych w początkowych fazach rozwojowych (młodnik – drągowina) wykazuje znaczne różnice w frekwencji pomiędzy drzewostanami sosnowymi i dębowymi.

Największe pokrycie runa przez gatunki borowe występuje w młodnikach sosnowych i zanika począwszy od fazy drągowiny.

Wskaźnik kwasowości gleby obliczony jako średnia liczb ekologicznych gatunków roślin, jest istotnie wyższy w drągowinach dębowych niż sosnowych. Faza inicjalna i terminalna drzewostanów naturalnych nie różni się istotnie pod względem wskaźnika kwasowości od wszystkich faz rozwojowych drzewostanów gospodarczych, natomiast faza optymalna (II) różni się tylko od drągowin sosnowych.

Pod względem wskaźnika trofizmu gleby, drzewostany sosnowe i dębowe różnią się istotnie tylko w fazie młodnika i drągowiny.

Różnice pod względem wskaźnika degeneracji fitocenozy pomiędzy szeregiem rozwojowym drzewostanów dębowych i sosnowych występują od fazy młodnika do fazy drągowiny oraz w drzewostanach dojrzałych. Drzewostany naturalne znajdujące się w początkowych stadiach sukcesyjnych cechują się zbliżoną wartością wskaźnika zniekształcenia do drzewostanów gospodarczych w starszych klasach wieku. Najmniej zniekształcone okazały się końcowe stadia sukcesji drzewostanów naturalnych.

Na podstawie oceny podobieństwa florystycznego przy użyciu metody DCA można zauważyć, że zmiany w zbiorowiskach roślinnych rozwijających się pod wpływem drzewostanów sosnowych mają większe natężenie niż analogiczne zmiany w drzewostanach dębowych. Może to oznaczać, że zbiorowiska z sosną ulegają większej „przebudowie” w trakcie swego rozwoju. Różnice w roślinności runa pomiędzy gospodarczymi drzewostanami dębowymi, sosnowymi i drzewostanami naturalnymi maleją w miarę przechodzenia do kolejnych faz rozwojowych.

W wyniku badań nad korelacją czynników środowiska z strukturą roślinności przy wykorzystaniu metody CCA stwierdzono, że podstawowym czynnikiem mającym wpływ na zróżnicowanie roślinności w badanych powierzchniach miał gradient czasu powiązany najsilniej z polem przekroju gatunków grądowych. Słabsze znaczenie w zróżnicowaniu roślinności miały natomiast właściwości górnych poziomów gleby, szczególnie poziomu próchnicznego.

Największe różnice w właściwościach chemicznych górnych poziomów gleby występowały ściółce, co nie przekładało się na właściwości poziomu mineralno-próchnicznego. W poziomie mineralno-próchnicznym najczęstsze istotne różnice pomiędzy drzewostanami dębowymi i sosnowymi stwierdzano w fazie drągowiny i tyczkowiny.

W oparciu o uzyskane wyniki można stwierdzić, że rozwój drzewostanów sosnowych w Puszczy Białowieskiej nie spowodował w konsekwencji degradacji siedliska, ani też pinetyzacji fitocenozy. Zakwaszający wpływ sosny na siedlisko i fitocenozę jest równoważony, a nawet przewyższany wpływem innych procesów, związanych z regeneracją fitocenozy, w tym wpływem szybko odbudowującego się piętra grabowego.

Istotne różnice w składzie florystycznym i właściwościach chemicznych poziomu próchnicznego pomiędzy gospodarczymi drzewostanami dębowymi i sosnowymi na siedlisku lasu grądowego występują najczęściej w okresie od fazy młodnika do fazy drągowiny (16 - 50 lat). Zmiany składu florystycznego w początkowym okresie rozwoju drzewostanów sosnowych mają większe natężenie niż analogiczne zmiany w drzewostanach dębowych.

Tendencje rozwojowe roślinności będącej pod wpływem drzewostanów sosnowych, dębowych i odpowiadającym im drzewostanów naturalnych wykazują ścisłe podobieństwo.

Biorąc pod uwagę fakt podwyższania się żyzności siedlisk leśnych można też sądzić, że w efekcie obecnie zachodzących zmian, wzrasta też stopień niezgodności drzewostanów sosnowych z siedliskiem.

           Z uzyskanych wyników wypływa postulat szerszego wykorzystania w gospodarce leśnej i ochronie przyrody naturalnych procesów rozwojowych, zachodzących powszechnie w naszych zbiorowiskach leśnych, zastępujących tym samym regradacyjne zabiegi hodowlane.

Możliwości i sposoby wykorzystania wyników badań

    Zarysowująca się sprzeczność między ogólnie przyjętym wzorcem negatywnego wpływu drzewostanu sosnowego na siedlisko i fitocenozę, a rzeczywistymi trendami rozwojowymi zachodzącymi w drzewostanach, uzasadniała potrzebę i celowość bliższego zbadania tego problemu. Głównym celem pracy była próba określenia kierunku i charakteru zmian zachodzących w fitocenozie i wybranych elementach siedliska pod wpływem i w trakcie rozwoju drzewostanów sosnowych na siedliskach lasów grądowych (Tilio –Carpinetum typicum TRACZYK 1962).
    Poza wartościami poznawczymi problem ten ma istotne znaczenie z punktu widzenia rozwoju zasad typologii leśnej, w której koncepcja siedlisk zdegradowanych odgrywa ważną rolę i stanowi istotny fragment metodyki badań typologiczno-diagnostycznych.
Wyniki badań prowadzonych na terenie Puszczy Białowieskiej wskazują na brak negatywnego wpływu rozwoju drzewostanu sosnowego na siedlisko i fitocenozę, nie powodując w konsekwencji pinetyzacji zbiorowiska lub też degradacji siedliska. Wskazuje to na dużą oporność ekosystemu grądu na zakwaszający wpływ sosny, który jest równoważony szybkim rozwojem gatunków grądowych, głównie graba.
    Wyniki badań poddają pod dyskusję fakt, że niezgodność drzewostanów sosnowych z siedliskiem może obecnie też wypływać z globalnego podwyższania się żyzności siedlisk leśnych. To jednocześnie podkreśla znaczenie spontanicznie zachodzących procesów sukcesji pod drzewostanami sosnowymi. Uzyskane wyniki stawiane w świetle współczesnych badań sugerują większe wykorzystanie naturalnych procesów sukcesyjnych. Mogą one zastępować zbędne zabiegi regradacyjne stosowane w fitocenozach z panującą sosna w drzewostanie, mające na celu zapobieganie degradacji lub pinetyzacji fitocenozy przez panującą sosnę. Spontanicznie rozwijająca się roślinność grądowa pod okapem drzewostanu sosnowego jest ściśle skorelowana z naturalną roślinnością rozwijającą się w warunkach ochrony ścisłej. Nie ma konkretnych przesłanek i faktów, które przemawiałyby za usunięciem drzewostanu sosnowego, a także stosowaniem szeregu zabiegów regradacyjnych tylko ze względu na groźbę wystąpienia degradacji siedliska lub pinetyzacji fitocenozy. Ewentualną częściową przebudowę należałoby wykonywać w momencie dojrzałości drzewostanu.
    Oprócz wskazań dotyczących postępowania hodowlanego z badań wypływa również szerszy postulat wykorzystania roślinności jako elementu diagnostycznego siedlisk. Koncepcja degradacji siedlisk niejako „spychała” znaczenie roślinności runa do rangi elementów łatwo zmiennych, często pomijanych w diagnozach typologicznych dotyczących drzewostanów zagospodarowanych. W świetle uzyskanych wyników można stwierdzić, że w przypadku lasów pozbawionymi bezpośrednich wpływów uprawy rolniczej, wygrabiania ścioły, wypasu itp., a tylko oddziaływaniem gospodarki leśnej na ekosystem, znaczenie diagnostyczne roślinności jest wysokie i niezawodne. Gatunki diagnostyczne runa grądu występują od samego początku istnienia drzewostanu bez względu na jego skład gatunkowy, co też umożliwia właściwą identyfikację siedliska. Należy przy tym pamiętać że roślinność jest kompleksowym wykładnikiem warunków siedliskowych, co też pozwała na znacznie precyzyjniejszą diagnozę siedliska np.: z uwzględnieniem zespołów roślinnych. Jednocześnie należy zauważyć, że roślinność jest stosunkowo odpornym (trwałym) elementem diagnostycznym siedliska leśnego na gospodarkę leśną. Szczególnie gdy jest ona prowadzona w myśl półnaturalnej hodowli lasu, eliminującej w dużym stopniu czynniki antropogeniczne, istotnie zmieniające właściwości siedlisk min. stosowanie zrębów zupełnych, odnowienie sztuczne, melioracje itp.
Kompleksowość roślinności jako wykładnika siedliska jest też dobrym indykatorem zmian zachodzących w środowisku. Podkreślane tzw. „trwałe elementy siedliska” (w praktyce jest to głównie gleba) są nie jedynym wykładnikiem potencjalnych warunków siedliskowych. Oprócz gleby istotne znaczenie dla rozwoju roślinności ma klimat. Jak dowodzą stałe obserwacje dotyczące ekosystemów leśnych, potencjalne warunki siedliskowe również ulegają zmianie (sukcesji) wraz z globalnymi zmianami środowiska. Dynamika warunków siedliskowych zachodzi w stosunkowo krótkim czasie, bo nie obejmującym nawet życia jednego pokolenia drzewostanu. Wobec tego wypływa postulat zdynamizowania pojęcia typu siedliskowego lasu, który na danym terenie może być poddawany fluktuacjom. Odpowiedzią współczesnej hodowli lasu na zmiany siedlisk jest tzw. pół naturalna hodowla lasu. Ma ona za zadanie opierać się na procesach zachodzących w naturalnych zbiorowiskach leśnych. Wobec tego w dużej mierze wykorzystuje się odnowienie naturalne, rozpraszanie tzw. ryzyka hodowlanego poprzez urozmaicony skład gatunkowy, popieranie spontanicznej sukcesji itp. Te działania mogą być w pewnym sensie zabezpieczeniem na wypadek zmian warunków siedliskowych, ale także znacznie podnoszą stabilność ekosystemów leśnych.