2. Stan badań

Pozyskanie drewna w lesie związane jest nieodzownie z powstawaniem szkód w drzewostanie, dotyczących zarówno drzew pozostających jak i gleby. Problem ten zauważono już we wczesnych latach XX - tego wieku skupiając się jednakże nad problemem uszkodzeń drzew pozostających. Westweld w 1926 roku (za Vasilauskas, 2001) jako pierwszy zaznaczył jak istotne są uszkodzenia drzew iglastych w ich dalszej reprodukcji. Podobnie Kuenzel i Sutton (za Vasilauskas, 2001) przeprowadzili w 1937 roku badania w drzewostanach liściastych, stwierdzając, że uszkodzenia drzew pozostających są powszechne i powodują duże straty ekonomiczne.

Skądinąd Szwarc przytaczany przez Portera (1998) już w 1922 roku spostrzegł zagrożenia nie tylko dla drzew pozostających ale także dla gleby, stwierdził bowiem, że: „Głównymi zasadami, jakiemi należy się kierować przy ściąganiu drewna, są (…): jak najmniejsze uszkodzenie drewna oraz uniknięcie uszkodzeń gleby leśnej, (…)”.

Porter (1993, 1994) zauważył, że już choćby jednokrotny przejazd maszyn związanych z pozyskaniem, zrywką i wywozem surowca powoduje, zwłaszcza w górnej strefie gleby (15cm), trwałe jej odkształcenie, które wyraża się jej zgnieceniem oraz utworzeniem kolein, co w terenach pagórkowatych skończyć się może erozją. Użytkowanie tylko i wyłącznie szlaków zrywkowych wpływa negatywnie na przyrost miąższości, zmniejszając ją o 10 - 15% w pasie do 15m po obu stronach szlaku, co związane jest z uszkodzeniem korzeni i pogorszeniem warunków rozwojowych drzew.

Sosnowski (1999) określa szkodę leśną jako zakłócenie w życiu lasu, które powoduje pomniejszanie korzyści produkcyjnych i pozaprodukcyjnych jakie zostały założone w planach gospodarczych. Powodowane są one stresorami, którymi są czynniki abiotyczne, biotyczne i antropogeniczne, do których zalicza się pozyskiwanie i zrywkę drewna.

Autor przywołuje pracę Zaleskiego, w której wyodrębniono szkody powstałe przez zrywkę ciągnikami:

• pożary od iskier;

• uszkodzenia podrostów, nalotów i pni drzew pozostających;

• zakłócenie pokrywy dna lasu i ubijanie gleby;

• zakłócanie spokoju faunie leśnej.

Do określania szkód powstałych przy zrywce, Sosnowski postanowił wykorzystać skalę stworzoną przez Dyrnessa w 1956 roku, która przedstawia się następująco:

1 - gleba niezakłócona, ścioła naruszona, brak śladów ubicia;

2 - gleba lekko zniszczona; podklasy:

• ścioła usunięta, gleba mineralna odsłonięta, ale niezakłócona;

• gleba mineralna wymieszana za ściołą;

• gleba mineralna przykrywa ściółkę i odpady zrębowe warstwą o grubości do około 5cm;

3 - gleba głęboko zniszczona, powierzchniowo usunięta, głębsze jej warstwy odsłonięte, powierzchnia gleby bardzo rzadko pokryta ściółką lub odpadami zrębowymi;

4 - gleba ubita, wyraźne ślady ubicia przez pojazd zrywkowy lub ładunek.

Grodecki i Stempski (2005) zmodyfikowali nieco przedstawioną wyżej skalę:

1a - ścioła naruszona, gleba niezakłócona, brak śladów ubicia;

2a - ścioła usunięta, gleba mineralna odsłonięta, ale niezakłócona;

2b - gleba mineralna wymieszana za ściołą;

3 - gleba głęboko zniszczona , powierzchniowo usunięte, głębsze jej warstwy odsłonięte,

4 - gleba ubita, wyraźne ślady ubicia przez pojazd zrywkowy lub ładunek.

Gil (2003) szkodą leśną określa zmianę w ekosystemie, przez którą całkowicie lub częściowo funkcje leśne nie mogą być już spełniane. Rozpatrywane w kategoriach czasu, mogą one mieć charakter okresowy, gdy po pewnym czasie od zaistniałej zmiany nastąpi naturalny powrót do stanu wyjściowego. Charakter trwały zmiany może być trojakiego rodzaju:

• długotrwały aczkolwiek naturalny powrót do stanu sprzed zmiany;

• sztuczny powrót do stanu wyjściowego;

• zmiana nieodwracalna.

Wyróżnia on pięć rodzajów szkód glebowych - przemieszczenie ściółki leśnej przez sprzęt mechaniczny oraz ruch drewna, przemieszczanie wierzchniej warstwy gleby, powodujące znaczną degradację tejże, erozja powierzchniowa skutkująca utratą samej gleby i jej składników pokarmowych, zagęszczenie i zagniatanie powodujące obniżenie porowatości gleby, a także, na stokach, obsuwanie się gruntu.

Natomiast Kamiński (1988) wyodrębnia szkody powstałe w drzewostanie na skutek pozyskiwania drewna. Są to: odprowadzanie biomasy ze środowiska, którego skutkiem jest zubożenie tegoż, a także obniżenie produktywności lub nawet całkowite jego zniszczenie, uszkadzanie gleb leśnych poprzez używane pojazdy, co powoduje erozję gleby i obniżenie produkcji biomasy. Uszkadzanie drzew pozostających w drzewostanie oraz zanieczyszczenia środowiska leśnego przez spaliny i inne substancje toksyczne, niezbędne dla funkcjonowania maszyn leśnych, jak oleje czy smary.

Jako najistotniejsze autor wymienia uszkodzenia gleby. Gleby leśne mają niewielką gęstość normalną wynoszącą 0.5 - 0.9 g/cm³. Powoduje to niewielką wytrzymałość tych gleb na zgniatanie przez koła lub gąsienice pojazdów. Gleby leśne są bardzo porowate, a pory te wypełnione są powietrzem w górnych warstwach, natomiast w głębszych - wodą. Nacisk większy niż wytrzymałość gleby powoduje jej zgniatanie, przez co tworzą się koleiny, natomiast porowatość ich zmniejsza się nawet o 30%. Skutki tego są następujące: zmniejsza się napowietrzenie i infiltracja a także liczba żyjących mikroorganizmów. Korzenie roślin natomiast gorzej się rozwijają, a nawet ulegają deformacjom i uszkodzeniom.

Jansson i Johansson (1998) przytaczają konkluzję Froehlicha i McNabba z 1984 roku mówiącą, że mechaniczne pozyskanie drewna wpływa na dalszą produkcyjność danego stanowiska. Czynnikami, które wpływają znacząco na stopień uszkodzeń gleby są między innymi masa całkowita pojazdu a także ładunek jednostkowy na koło. Powoduje to zagęszczenie gleby na poziomie 40 - 50cm sięgające nawet 1.8 g/cm³, a co za tym idzie zmniejszenie jej porowatości. W konsekwencji przepuszczalność powietrza i wody jest obniżona, co niesie szereg negatywnych skutków.

Mcneel i Ballard (1992) stwierdzili, że użycie harvesterów do trzebieży może w rezultacie przynieść rozległe uszkodzenia pni i korzeni skutkujące nawet 40 % stratami w przyrostach rocznych, jak również ubicie gleby, powstawanie kolein a także wyrugowanie składników odżywczych w tejże glebie zawartych. Wartości ugniecenia gleby na głębokości 30 cm kształtują się na poziomie 0.987 Mg/m³ dla maszyn nieobciążonych ładunkiem, a dla maszyn obciążonych - 1.071 Mg/m³.

Worrel i Hampson (1997) przedstawiają w swej pracy znaczenie jakie spełnia gleba leśna nie tylko dla drzewostanów ale także dla ludzkości, jako użytkownika tychże. I tak stwierdzili, że gleby:

• są medium wzrastania drzew, grzybów i pozostałych roślin leśnych, a także obiegu materii organicznej i składników odżywczych;

• są siedliskiem życia bezkręgowców a także niektórych kręgowców;

• regulują obieg wody w środowisku;

• stanowią magazyn pierwiastków chemicznych.

W tejże pracy zaznaczony jest również negatywny wpływ prac gospodarczych na stan gleb leśnych. Prace pozyskaniowe powodują erozję gleby, zmiany w poziomie składników odżywczych zawartych w glebie ( poprzez usunięcie strzał, a także gałęzi i liści w przypadku zastosowania systemu całego drzewa, oprócz tego zakłóceniu ulegają poziomy organiczne gleby, powodując wzrost mineralizacji i wymywanie niektórych składników), zbicie gleby, zmiany ilościowe i jakościowe materii organicznej, a także w stosunkach wodnych i napowietrzeniu gleby. Wspomniane zostały również zakłócenia profili glebowych.

Zbicie gleby powoduje większe jej zwarcie i zagęszczenie, zmniejszenie porów glebowych prowadzące do obniżenia napowietrzenia, przenikania wody i obniżenia możliwości wzrostu korzeni roślin.

Suwała (2003) zbadał uszkodzenia gleb w terenach nizinnych, stwierdzając, że uszkodzenia w drzewostanach bukowych były większe niż w drzewostanach sosnowych, przy czym decydujące znaczenie miało to, że drzewostany bukowe rosły na terenach podmokłych. Za uszkodzenie gleby w tym badaniu zostały przyjęte wszelkie naruszenia i zmiany wierzchniej warstwy, dotykające pośrednio także korzeni oraz runa.

Ten sam autor w 2004 roku stwierdził, że w drzewostanach sosnowych w trzebieżach późnych powstają dwojakiego rodzaju uszkodzenia korzeni i gleby:

• w koleinach , śladach i płytkich bruzdach uszkodzenia są niewielkie jeżeli zastosowano zrywkę pojedynczych sztuk na stosunkowo suchych glebach piaskowych.

• głębsze bruzdy pociągają za sobą znaczniejsze uszkodzenia korzeni, łącznie z ich przerwaniem i zniszczeniem w powierzchniowej warstwie gleby.

Giefing (1999) zajął się uszkodzeniami gleby oraz drzewostanu w czyszczeniach późnych drzewostanów sosnowych. Stwierdził, że ze względy na niewielkie masy drzew uszkodzenia gleby powodowane przez odziomkową część strzały są typowo powierzchniowe z rzadka tylko dotykające warstwy gleby mineralnej. Natomiast ubicie gleby powodowane przez pojazdy wywozowe było znaczne, tym znaczniejsze im mniejsza była gęstość gleby przed cięciami. Sama zrywka w zależności od zastosowanego środka powodowała różne stopnie uszkodzenia gleby - najmniej uciążliwa okazała się zrywka konna, najbardziej zrywka ciągnikiem.

W 1995 roku Giefing et. al. opisali wpływ cięć pielęgnacyjnych w drzewostanach bukowych na glebę. Stwierdzili oni, że owszem cięcia pielęgnacyjne są przyczyną ranienia gleby, ale z reguły są to niewielkie uszkodzenia takie jak naruszenie ścioły lub powierzchniowej warstwy gleby. W drzewostanie w wieku 27 - 44 lat 58,3 % punktów węzłowych (kontrolnych) pozostało nienaruszone, a w drzewostanie starszym (55 lat) 50% owych punktów pozostało bez zakłóceń. Głębsze warstwy gleby naruszane były na szlakach zrywkowych, po których maszyny siłą rzeczy przejeżdżały wiele razy. Większa ilość uszkodzeń w drzewostanie starszym powodowana jest znaczniejszymi dymensjami pozyskiwanych drzew w porównaniu do sztuk pozyskanych w młodszym drzewostanie. Zmiany gęstości gleby w drzewostanie młodszym uwzględniając powierzchnie na którym przeprowadzono proces pozyskania oraz zrywkę drewna wyniosły średnio 8,5% w kierunku zbicia przy pozyskaniu 19,04 m³ drewna, a w drzewostanie starszym gęstość gleby wzrosła średnio o 4,66% przy pozyskaniu 40,78 m³. Zagęszczenie gleby potęgowane jest zastosowaniem ciągników rolniczych a także urządzeń pomocniczych jak wózki oraz intensywną penetracją drzewostanu przez robotników wykonujących swoją pracę i innych ludzi użytkujących drzewostan (spacerowicze, grzybiarze). Te negatywne skutki mogłyby sugerować, że również odczyn gleby został zmieniony. Niemniej jednak autorzy uzyskali wyniki, świadczące o nieistotności statystycznej tych zmian.

Hołota (1998) zajął się między innymi uszkodzeniami gleby w czasie pozyskania w drzewostanach rębnych bukowych. Stwierdził on, że w zależności od technologii pozyskania i zrywki drewna, różne są stopnie uszkodzenia gleby. Najmniej uciążliwe są metoda kombinowana, w której część wierzchołkową okrzesuje się i manipuluje na składnicy przyzrębowej odciążając w ten sposób glebę na powierzchni oraz metoda sortymentowo - dłużycowa, gdzie dłużyce zrywa się ciągnikiem LKT, a surowiec stosowy sprzężajem konnym. Najbardziej uciążliwa jest metoda drewna krótkiego, gdy zrywkę prowadzi się ciągnikiem rolniczym - ścioła jest usunięta, gleba mineralna odsłonięta. Sytuacja taka dotknęła 24,1% badanych punktów kontrolnych. Glebę głęboko zniszczoną oraz ubitą stwierdzono na powierzchniach, w których do zrywki drewna stosowano sprzęt mechaniczny - uszkodzenia takie stwierdzono w 30 - 50% badanych punktów węzłowych. W tym przypadku, zwłaszcza gdy stosujemy metodę całych drzew, gałęzie owych drzew przemieszczają ściołę a bywa, że również glebę mineralną. Ograniczenia uszkodzeń gleby można uzyskać poprzez stosowanie urządzeń pomocniczych takich jak wózki ciągnikowe lub konne szczególnie w metodzie sortymentowej. Nie bez znaczenia jest też pora roku w jakiej wykonujemy pozyskanie. Zimą, kiedy gleba jest zmarznięta oraz pokryta śniegiem powstaje znacznie mniej uszkodzeń niż w cieplejszych porach roku.

Hołota rozpatruje uszkodzenia gleby w dwojaki sposób:

• jako pozytyw, traktując je jako formę zabiegu agrotechnicznego, gdzie poprzez wymieszanie poziomów próchniczych z glebą mineralną następuje szybszy rozkład ścioły oraz spulchnianie gleby, co zwiększa możliwości obsiewu nasion;

• jako negatyw, ponieważ powodują naruszenie naturalnego stanu gleby, uszkodzenia korzeni powierzchniowych drzew oraz nalotów i podrostów, przesuszanie gleby dając możliwość rozwoju niekorzystnym z punktu widzenia zdrowotności drzewostanów organizmów.

Z kolei wzrost gęstości gleby powodowany był przez pojazdy, zwłaszcza obciążone ładunkiem drewna, poruszające się konie oraz pracujących robotników. Największe zagęszczenie powstało na szlakach zrywkowych, gdzie pojazdy przejeżdżały wielokrotnie tworząc pogłębiające się koleiny. Szczególny wzrost gęstości miała miejsce na szlakach zrywkowych użytkowanych po raz pierwszy, natomiast te, które wykorzystywano już w przeszłości się niewielkimi przyrostami zagęszczenia, co świadczyć może o stałym utrzymywaniu się dużego zagęszczenia w tych miejscach. W technologii drewna długiego, przy pozyskaniu 8,20 m³ grubizny zaobserwowano przyrost gęstości o 14%, w metodzie sortymentowej przyrost gęstości wahał się od 10 do 25% przy zróżnicowanym poziomie pozyskania.

Średnie zmiany gęstości gleby zaobserwowane na wszystkich powierzchniach kształtowały się na poziomie 0,1464 g/cm³ w kierunku ubicia, a na szlakach zrywkowych na poziomie 0,1951 g/cm³ również w kierunku ubicia.

Gołębiowska (2007) w swojej pracy przeprowadziła między innymi analizę uszkodzeń gleby stwierdzając wzrost jej gęstości na całej długości szlaku gospodarczego o 0,25 g/cm³, przy czym średnia gęstość gleby przed procesem wynosiła 1,36 g/cm³, a po procesie 1,60 g/cm³ - przeprowadzona analiza statystyczna wykazała, że zmiana gęstości gleby była istotna statystycznie. Zmiana wilgotności gleby z 12,66 % przed procesem na 11,33 % po procesie również okazała się istotna statystycznie. Podobnie wyglądała sytuacja ze zmianami zwięzłości. Badania przeprowadzone zostały w rębnym drzewostanie bukowym.

Mederski et. al. (2008) w swej pracy dotyczącej wykorzystania głowicy harwestera CTL 40 HW w drzewostanach liściastych zbadali między innymi poziom uszkodzeń gleby powstałych w procesie pozyskania drewna maszynami wielooperacyjnymi, przy czym na jednym ze szlaków zrywkowych harwester przejechał raz, na drugim dwa razy. Badane uszkodzenia gleby to zmiany jej gęstości oraz wilgotności, a także zmiany zwięzłości gleby. Autorzy zaobserwowali statystycznie istotne różnice zagęszczenia gleby w koleinach w porównaniu do gleby spoza kolein. Wilgotność gleby po wykonanym procesie była niższa niż przed jego wykonaniem, niemniej jednak różnica ta nie była istotna statystycznie. Zwięzłość gleby po przejeździe harwestera była większa niż przed jego przejazdem, ale statystycznie istotne różnice zaobserwowane zostały w przypadku jednorazowego przejazdu harwestera od 0 do 15 cm głębokości w obu koleinach, a na szlaku gospodarczym, po którym maszyna przejechała dwukrotnie, istotne statystycznie różnice zwięzłości gleby były na głębokości od 20 do 30 cm w obu koleinach, a także na głębokości 15 cm w lewej koleinie i na 5 i 10 cm w prawej koleinie.

Anna Sarzyńska Stan badań

4

---