Dr inż. Józef Grodecki

Mgr inż. Włodzimierz Stempski

Katedra Mechanizacji Prac Leśnych

Akademia Rolnicza im. Augusta Cieszkowskiego w Poznaniu

Wpływ technologii na poziom uszkodzeń środowiska leśnego podczas pozyskiwania drewna z cięć trzebieżowych

Wstęp

Strategia zrównoważonego rozwoju leśnictwa stawia przed gospodarką leśną trudne zadanie znalezienia właściwej relacji pomiędzy poszczególnymi funkcjami, przy czym
z uwagi na konieczność zagwarantowania jej trwałości, funkcje środowiskowe (ekologiczne) należą niewątpliwie do najistotniejszych.

Pozyskiwanie drewna, szczególnie z cięć pielęgnacyjnych, wiąże się z istotną ingerencją w środowisko leśne. Skutki niewłaściwej technologii (Suwała 1999, Porter 2000), źle dobranych środków technicznych i braku kwalifikacji personelu wykonawczego obrazujące się uszkodzeniami poszczególnych elementów środowiska leśnego mogą być dotkliwe, ograniczając produkcyjność drzewostanu oraz jego odporność na czynniki zarówno biotyczne jak i abiotyczne.

Przydatność, powszechnie obowiązujących przy wyborze technologii, instrumentów ekonomicznych określających koszty odnoszone do oderwanych operacji (np. zrywka drewna), czy zadań wydaje się ograniczona, a tak budowane ekonomiczne wnioskowanie krótkowzroczne (Suwała 2000).

Przy wyborze technologii wykonania poszczególnych prac leśnych koniecznym staje się odejście od stosowanego w praktyce kryterium bezpośrednich kosztów ich wykonania,
a oparcie się o system kryteriów uwzględniających zagadnienia ochrony środowiska, w tym szczególnie środowiska leśnego, i ekonomiczne oparte o rachunek ciągniony uwzględniający również koszty zakłóceń środowiska leśnego oraz skutki społeczne określonych technologii.

Dla budowy takiego systemu kryteriów doboru technologii koniecznym jest szczegółowe poznanie wielkości uszkodzeń środowiska leśnego im towarzyszących oraz ich skutków ekologicznych, produkcyjnych i ekonomicznych.

Z uwagi na znaczenie i rozmiar prac związanych z pozyskiwaniem drewna w ramach cięć pielęgnacyjnych (Raport...2000) wydaje się szczególnie istotne poznanie tych zagadnień w odniesieniu do tych prac.

W Katedrze Mechanizacji Prac Leśnych AR im. Augusta Cieszkowskiego w Poznaniu od szeregu lat prowadzone są prace nad określeniem wpływu technologii, stosowanych maszyn oraz udostępniania drzewostanów siecią szlaków operacyjnych na rodzaj i wielkość uszkodzeń środowiska leśnego, poziom kosztów ich wykonania i warunki organizacyjne niezbędne do ich wdrażania (Grodecki, Stempski 2000).

Cel i zakres

Celem badań było określenie wpływu technologii na rodzaj, ilość i stopień uszkodzeń powstających w środowisku leśnym.

Badaniami objęto cięcia pielęgnacyjne (trzebieże) drzewostanów sosnowych II, III
i IV klasy wieku. Kierując się aktualnym stanem techniki oraz stosowanymi w polskim leśnictwie technologiami, do badań przyjęto następujące warianty procesu technologicznego:

• w systemie drewna długiego zrywkę konną bez zakładania szlaków zrywkowych, manipulację i wyrzynkę sortymentów przy drodze wywozowej - DK,

• w systemie drewna długiego zrywkę konną po założonych szlakach zrywkowych, manipulację i wyrzynkę sortymentów przy drodze wywozowej - DSK,

• w systemie drewna długiego zrywkę ciągnikiem rolniczym bez zakładania szlaków zrywkowych, manipulacją i wyrzynką sortymentów przy drodze wywozowej - DC,

• w systemie drewna długiego zrywkę ciągnikiem rolniczym po założonych szlakach zrywkowych, manipulacją i wyrzynką sortymentów przy drodze wywozowej - DSC,

• w systemie drewna krótkiego zrywkę wyrobionych pilarką przy pniu sortymentów ciągnikiem forwarder, po założonych szlakach zrywkowych - KSF,

• w systemie drewna krótkiego, zrywkę wyrobionych harvesterem sortymentów ciągnikiem forwarder po założonych szlakach operacyjnych - KSHF.

Przy projektowaniu i zakładaniu szlaków przyjęto zasady zawarte w wytycznych opracowanych przez Instytut Badawczy Leśnictwa (Rzadkowski 1995), przyjmując
w każdym z wariantów na poziomie ręczno - maszynowym odległości pomiędzy szlakami około 30 m, a w przypadku harvestera 20 m.

Dla określenia wpływu zastosowanych technologii na rodzaj i wielkość uszkodzeń poszczególnych elementów środowiska leśnego dokonano oceny i pomiarów:

1. uszkodzeń drzew powstających podczas operacji ścinki,

2. uszkodzeń drzew powstających podczas operacji zrywki drewna,

3. uszkodzeń gleby powstających podczas operacji zrywki drewna.

Ad. 1. Określenia uszkodzeń drzew powodowanych przez ścinane i obalane drzewa dokonano podczas lustracji wszystkich drzew na całych powierzchniach objętych poszczególnymi wariantami technologicznymi. Powierzchnię uszkodzenia i wysokość jego występowania odnoszono do konkretnych drzew zaznaczając w raptularzu pomiarowym ich pozycję hodowlaną (A lub B). Jako uszkodzenia drzew traktowano te przypadki, w których występowało uszkodzenie miazgi.

Ad. 2. Do określenia uszkodzeń drzew powodowanych przez zrywkę drewna posłużono się czterostopniową skalą, gdzie:

I - otarcie na powierzchni pnia z niewielkim ubytkiem kory,

II - większe powierzchniowo otarcia, większe ubytki kory, odbicia kory sugerujące (niewidoczne jednakże) uszkodzenia miazgi,

III - widoczne uszkodzenia miazgi, drewno odsłonięte ale nieuszkodzone,

IV - drewno uszkodzone.

Stopień uszkodzenia odnoszono do kategorii drzew (A lub B), miejsca występowania (korzenie, szyja korzeniowa, strzała) oraz „sprawcy” uszkodzenia (środek zrywkowy, zrywany ładunek).

Ad. 3. Określenia uszkodzeń podłoża leśnego (ścioły, gleby) powodowanych przez zrywkę drewna dokonano w oparciu o sieć punktów węzłowych powstałych w wyniku założenia siatki kwadratów o bokach 10 m. Z każdego z punktów węzłowych pokrywających całą powierzchnię każdej z działek badawczych zatoczono koła o promieniu 2 m, a na jego powierzchni dokonano inwentaryzacji uszkodzeń podłoża posługując się pięciostopniową skalą, gdzie:

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

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

2 b - gleba mineralna wymieszana ze ściołą,

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

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

W odniesieniu do powierzchni, które ze względów technologicznych udostępnione były siecią szlaków, dodatkowo, stosując analogiczną skalę uszkodzeń, dokonano oceny podłoża na szlakach. W tym celu na każdym z nich po wykonaniu zrywki drewna założono powierzchnie próbne, których środki oddalone były od siebie o 1/10 długości badanego szlaku, a powierzchnię stanowił prostokąt, którego dwa boki stanowiła szerokość nominalna szlaku, wynikająca z zastosowanego środka zrywkowego, zaś dwa pozostałe miały długość po 1 m.

Wyniki badań

1. Szkody wywołane ścinką i obalaniem drzew.

Na wszystkich powierzchniach badawczych w drzewostanach II klasy wieku nie zaobserwowano szkód wywołanych wykonaniem ścinki. Zarówno niewielkie, elastyczne
i cienkie gałęzie jak i mała miąższość, a tym samym ciężar drzew w tym wieku oraz gęsta więźba, stanowiły dostateczne zabezpieczenie drzew przed powstaniem szkód podczas ścinki i obalania.

Uszkodzenia powstałe podczas ręcznej ścinki i obalania drzew w drzewostanach III i IV klasy wieku nie były duże i zawierały się w granicach od 1,28 do 3,66% drzew.

Zarówno ilość jak i wielkość uszkodzeń powstałych podczas ścinki przy użyciu harvestera była większa i wyniosła w drzewostanie III klasy wieku.14,20%, zaś w drzewostanie IV klasy wieku.9,80%. Bliższą charakterystykę uszkodzeń powstałych podczas ścinki przedstawiono w tabeli 1.

Uszkodzenia drzew podczas ścinki obejmowały głównie otarcia i skaleczenia kory (zgodnie
z przyjętą metodyką za uszkodzenie uznawano otarcie kory odsłaniające minimum miazgę).

Uszkodzenia powstawały niemalże wyłącznie w oczyszczonej już z gałęzi partii strzały pokrytej korą lustrzanką.

Wydaje się, że zarówno większa ilość uszkodzonych drzew, jak i większy rozmiar tych uszkodzeń wywołany wykonaniem ścinki przy użyciu harvestera wynikał z jednej strony z konieczności zachowania określonego kierunku obalania, z drugiej - z wysokiej dynamiki obalania wywołanej określonym manewrem zamontowaną na żurawiu głowicą.

2. Szkody wywołane zrywką drewna.

Przemieszczanie pozyskanego w ramach cięć pielęgnacyjnych drewna wewnątrz drzewostanu jest silną ingerencją kancerogenną w środowisku leśnym. Zarówno środki techniczne stosowane do zrywki jak i zrywane drewno mogą powodować znaczne uszkodzenia drzew w pozostającym drzewostanie jak i uszkodzenia innych elementów drzewostanu, a szczególnie gleby.

1. Uszkodzenia drzew

Przeprowadzone badania wykazały daleko idący wpływ technologii pozyskiwania
i zrywki drewna na ilość uszkodzonych drzew. Najwyższy poziom uszkodzeń drzew podczas zrywki zaobserwowano w wariantach, gdzie w systemie drewna długiego stosowano zrywkę ciągnikiem rolniczym. Ten powszechnie stosowany w naszym gospodarstwie leśnym sposób zrywki powodował uszkodzenia nawet 30% drzew pozostającego po zabiegu drzewostanu.

Przy czym uszkodzenia najcięższe obejmowały około 4,5% drzew. Zrywka wleczona ciągnikiem rolniczym również w przypadku udostępnienia drzewostanu siecią szlaków zrywkowych charakteryzowała się zbliżonym poziomem uszkodzeń drzew. Spowodowane było to brakiem wyposażenia ciągnika we wciągarkę linową, a tym samym koniecznością zjazdów ciągnika ze szlaków w głąb drzewostanu. Jedynie w drzewostanach II klasy wieku, gdzie istniała możliwość ręcznego wykonania pierwszej operacji „przybliżenia” drewna do szlaku zrywkowego, udostępnienie drzewostanu siecią szlaków zrywkowych przynosiło znaczną redukcję uszkodzeń - procent uszkodzonych drzew wynosił tutaj maksymalnie 9,89%. Przeprowadzone badania wykazały, że poziom uszkodzeń podczas zrywki wleczonej jest wyraźnie uzależniony od miąższości oraz długości zrywanych drzew.

Przeciętny poziom uszkodzeń drzew przy konnej zrywce wleczonej w drzewostanach III i IV klasy wieku kształtował się na poziomie zbliżonym do zrywki ciągnikiem rolniczym
i zawierał się w granicach 22 - 25%, wyraźnie niższy był jednakże poziom uszkodzeń najbardziej dotkliwych (stopień III i IV). Przy zrywce wleczonej ciągnikiem rolniczym procent drzew z uszkodzeniami III i IV stopnia wynosił tutaj od około 4 do prawie 5%, natomiast przy zrywce konnej, gdzie poziom uszkodzeń był o parę punktów procentowych niższy od uszkodzeń powodowanych przez wleczoną zrywkę ciągnikiem rolniczym, uszkodzenia najbardziej dotkliwe III i IV stopnia stanowiły od 1,07 do 2,37% (tabela 1).

Najniższym poziomem uszkodzeń drzew charakteryzowała się zrywka nasiębierna ciągnikiem forwarder. Te specjalistyczne maszyny zrywkowe stosowane do zrywki drewna krótkiego poruszając się po szlakach operacyjnych dokonywały zrywki wcześniej przygotowanych pakietów drewna. Właściwe przygotowanie surowca drzewnego, będące kluczem do minimalizacji ilości uszkodzonych drzew, oraz właściwe założenie szlaków operacyjnych uwzględniające nie tylko wymiary maszyny, ale i jej parametry trakcyjne spowodowało, że uszkodzenia drzew podczas zrywki były sporadyczne i ograniczone wyłącznie do drzew rosnących bezpośrednio przy szlakach zrywkowych. Jedynie
w drzewostanach II i III klasy wieku (w II klasie przy szlakach zrywkowych przebiegających wzdłuż rzędów drzew) procentowy udział drzew uszkodzonych wynosił ponad 1%.

2. Uszkodzenia podłoża leśnego

Zrywka drewna, szczególnie realizowana przy użyciu prymitywnych i nie przystosowanych do tego celu środków zrywkowych wywołuje znaczne zakłócenia
w podłożu leśnym, uszkadzając lub nawet niszcząc roślinność runa, ściołę i wierzchnie warstwy gleby. Powierzchniowa warstwa gleby obejmująca ściołę i wierzchnią warstwę gleby mineralnej jest przestrzenią intensywnego życia biologicznego. We wczesnych fazach rozwojowych drzewostanu, na etapie młodnika w warstwie tej znajduje się 70% korzeni żywieniowych sosny (Barzdajn 1997). Wleczona zrywka drewna, bez użycia jakichkolwiek urządzeń pomocniczych, powoduje znaczne uszkodzenia w tej warstwie drzewostanu.

Jak wynika z przedstawionych danych największe uszkodzenia gleby powstały podczas zrywki wleczonej drewna. Przy konnej zrywce wleczonej z wykorzystaniem założonych szlaków zrywkowych poziom uszkodzeń gleby był zbliżony do wielkości uszkodzeń gleby przy zrywce bez szlaków zrywkowych, gdyż w każdym z przypadków rozproszone ładunki zrywane były od miejsca ścinki do miejsca manipulacji i wyrzynki sortymentów. W drzewostanach II klasy wieku w wyniku zrywki wleczonej uszkodzeniu uległo od około 12 do 21% powierzchni, przy czym uszkodzenia sięgające gleby mineralnej były niewielkie i maksymalnie wynosiły około 1,5%. Uszkodzenia gleby w drzewostanach III klasy wieku były wyraźnie wyższe i wynosiły od około 26% powierzchni w przypadku zrywki konnej, do 34% przy zrywce ciągnikiem rolniczym bez udostępniania drzewostanu siecią szlaków. Również wielkość uszkodzeń dotkliwych (kategorii 3 i 4) była wyraźnie wyższa i przy zrywce ciągnikiem rolniczym sięgała nawet ponad 9%. W drzewostanach IV klasy wieku poziom uszkodzeń gleby był jeszcze większy i wynosił w przypadku zrywki konnej około 27%, a przy zrywce ciągnikiem rolniczym bez szlaków zrywkowych przekroczył 49% badanej powierzchni. Uszkodzenia sięgające gleby mineralnej w przypadku zrywki konnej były niewielkie i stanowiły około 0,70% powierzchni, natomiast przy zrywce ciągnikiem rolniczym wynosiły one nawet ponad 14%.

Najmniejsze uszkodzenia gleby powstawały podczas zrywki nasiębiernej ciągnikiem forwarder. Ich wielkość w każdej z badanych klas wieku wynosiła około 4% powierzchni. Zlokalizowane one były na szlakach zrywkowych, a polegały na pozostawieniu na ściole śladów przejazdu sugerujących zagęszczenie - ubicie gleby.

Technologia	Uszkodzenia drzew od ścinki [%]	Uszkodzenia drzew od zrywki [%]	Uszkodzenia gleby od ścinki [%]	Uszkodzenia gleby od zrywki [%]
II klasa wieku (przebieg szlaków prostopadły do rzędów)
DK	-	2,76 (0,42)*	-	17,10 (0,10)**
DSK	-	6,57 (1,43)*	-	19,13 (0,83)**
DSC	-	4,42 (0,32)*	-	12,62 (2,00)**
KSF	-	0,71 (0,30)*	-	4,60 (4,40)**
II klasa wieku (przebieg szlaków równoległy do rzędów)
DK	-	6,10 (0,52)*	-	21,26 (0,39)**
DSK	-	5,84 (0,72)*	-	17,25 (0,23)**
DSC	-	9,89 (0,65)*	-	18,31 (1,47)**
KSF	-	1,04 (0,48)*	-	4,57 (4,35)**
III klasa wieku
DK	1,28	25,39 (2,37)*	-	25,97 (0,00)**
DC	3,40	24,21 (4,80)*	-	34,04 (9,08)**
DSC	1,47	23,27 (4,46)*	-	26,04 (4,57)**
KSF	1,63	1,13 (0,44)*	-	4,20 (3,98)**
KSHF	14,20	0,78 (0,78)*	8,43 (0,12)**	6,51 (5,97)**
IV klasa wieku
DK	3,66	21,95 (1,07)*	-	26,95 (0,67)**
DC	1,68	30,49 (4,12)*	-	49,29 (14,52)**
DSC	1,79	24,95 (4,63)*	-	41,10 (12,45)**
KSF	1,74	0,70 (0,09)*	-	3,29 (3,24)**
KSHF	9,80	0,96 (0,96)*	4,46 (0,03)**	8,73 (8,44)**

* procent drzew uszkodzonych w stopniach III i IV

** procent gleby uszkodzonej w stopniach 3 i 4

Tabela 1. Poziom uszkodzeń elementów środowiska leśnego według klas wieku badanych drzewostanów i zastosowanych wariantów technologicznych pozyskiwania drewna.

Uogólnienia i wnioski

Przeprowadzone badania upoważniają do wyciągnięcia następujących uogólnień
i wniosków.

1. Uszkodzenia drzew powstające podczas wykonywania operacji ścinki występowały tylko w drzewostanach III i IV klasy wieku. Ich ilość była niewielka. W technologiach ze ścinką drzew pilarkami zawierała się w granicach od 1,28 do 3,66%, w przypadkach ścinki drzew harvesterem procent drzew uszkodzonych był znacznie wyższy i w III klasie wieku wynosił 14,2%, a w IV klasie wieku 9,80%.

2. Uszkodzenia drzew, zarówno w rozumieniu ilościowym jak i jakościowym, powstające podczas zrywki drewna, wykazują dużą zależność od sposobu zrywki. Zrywka wleczona, szczególnie przy użyciu ciągnika rolniczego jest źródłem zarówno największej ilości uszkodzeń, jak również ilość uszkodzeń najcięższych jest tutaj najwyższa. Podczas zrywki, zarówno konnej jak i ciągnikowej, po uprzednio przygotowanych szlakach zrywkowych, liczba drzew uszkodzonych malała. Przy zrywce nasiębiernej uszkodzenia drzew ograniczały się do przypadków sporadycznych, w których z różnych przyczyn (np. zbyt wąski szlak, jego niewłaściwy przebieg, dekoncentracja operatora, złe zlokalizowanie pakietu do załadunku) drzewa uszkadzane były chwytakiem żurawia lub kołami maszyny.

3. Poziom uszkodzeń gleby leśnej podczas zrywki wleczonej, szczególnie przy zastosowaniu ciągnika rolniczego był bardzo wysoki i w skrajnym przypadku wyniósł 49,29% powierzchni badawczej. Zrywka konna również powoduje znaczne zakłócenia podłoża leśnego, przy czym ograniczają się one głównie do uszkodzeń w warstwie ścioły, a więc wydają się być mniej dotkliwe dla środowiska leśnego. W wariantach zrywki wleczonej na powierzchniach udostępnionych szlakami zrywkowymi ilość uszkodzeń poza szlakami malała, malał również stopień uszkodzeń, natomiast wielokrotne przejazdy z ładunkiem po szlakach powodowały duże uszkodzenia nie tylko ścioły, ale również gleby (sięgające nawet kilkunastu centymetrów w głąb), co powodowało zrywanie licznych w tej warstwie gleby korzeni.

4. Biorąc pod uwagę poziom uszkodzeń drzew w całym procesie technologicznym najmniej uciążliwym środowiskowo okazał się system sortymentowy drewna krótkiego
   z nasiębierną zrywką ciągnikiem forwarder.

5. Mając na uwadze ochronę wszystkich elementów środowiska leśnego należy już od pierwszego zabiegu trzebieżowego związanego z poborem drewna, udostępniać drzewostany siecią szlaków, co nie tylko ogranicza wielkość uszkodzeń, ale również lokalizuje je głównie w przestrzeni szlaków zrywkowych.

6. Ciągniki rolnicze nie posiadające urządzeń pomocniczych w postaci wciągarek linowych, ze względu na wielkość szkód jakie powodują w środowisku leśnym powinny być wycofane z praktyki jako środek zrywkowy stosowany do zrywki drewna z trzebieży.

Literatura

1. Barzdajn W. 1997: Referat podczas konferencji hodowlanej RDLP Zielona Góra,

Krzystkowice.

2. Grodecki J., Stempski Wł. 2000: Wpływ udostępniania drzewostanów siecią szlaków

operacyjnych na kształtowanie się ich potencjału produkcyjnego. Materiały III

Konferencji Leśnej: „Stan i perspektywy badań z zakresu użytkowania lasu”. IBL

Warszawa.

3. Porter B. 2000: Analiza sposobów zrywki i wywozu drewna w warunkach nizinnych.

Materiały III Konferencji Leśnej: „Stan i perspektywy badań z zakresu użytkowania

lasu”. IBL Warszawa.

4. Raport roczny. Lasy Państwowe. Sprawozdanie z działalności za rok 1999. Centrum

Informacyjne Lasów Państwowych. Warszawa.

5. Rzadkowski St. 1995: Wytyczne do projektowania i wykonywania szlaków zrywkowych

i technologiczno - zrywkowych. IBL Warszawa

6. Suwała M. 1999: Uszkodzenia drzew i gleby przy pozyskiwaniu drewna w późnych

trzebieżach drzewostanów sosnowych. Prace IBL Seria A 873: 1 - 86.

7. Suwała M. 2000: Uszkodzenia drzew i gleby oraz koszty pozyskiwania drewna w

drzewostanach sosnowych starszych klas wieku. Materiały III Konferencji Leśnej: „Stan

i perspektywy badań z zakresu użytkowania lasu”. IBL Warszawa.

1

9

---