Wstępne wyniki badań nad wpływem uziarnienia gleby na bonitację drzewostanów sosnowych w południowo-zachodniej Polsce

PIOTR SEWERNIAK

WSTÊPNE WYNIKI BADAÑ NAD WP£YWEM UZIARNIENIA

GLEBY NA BONITACJÊ DRZEWOSTANÓW SOSNOWYCH

W PO£UDNIOWO-ZACHODNIEJ POLSCE*

PRELIMINARY STUDIES ON EFFECT OF SOIL

TEXTURE ON SCOTS PINE STAND QUALITY CLASS

IN SOUTH WEST POLAND

Instytut Geografii, Zak³ad Gleboznawstwa, UMK w Toruniu

Abstract: Scots pine (Pinus sylvestris) is main tree species in Poland, however relations be-tween its growth and soil texture are not well recognized. The aim of the paper was to evaluate the effect of soil texture on Scots pine stand quality class in South West Poland. The studies were undertaken in aspect of silviculture. It was pointed out that Scots pine stand quality class is positive correlated with the fine fraction (∅ < 0.02 mm) content, but only in sandy soils. Due to Scots pine does not utilize the potential trophy of heavy soils the species should not be planted on fresh soils that contain more than 10–15% of the fine fraction ( < 0.02 mm). S³owa kluczowe: uziarnienie gleby, sosna zwyczajna, bonitacja, hodowla lasu. Key words: soil texture, Scots pine, stand quality class, silviculture.

WSTÊP

Sosna zwyczajna (Pinus sylvestris) jest g³ównym gatunkiem lasotwórczym w Polsce i ma podstawowe znaczenie dla gospodarki leœnej kraju. Relacje miêdzy wzrostem tego gatunku a uziarnieniem gleby nie zosta³y jednak do tej pory szczegó³owo zbadane. Zagadnienie to jest traktowane bardzo ogólnie nawet w specjalistycznych opracowaniach traktuj¹cych o ekologii i wymaganiach siedliskowych sosny [Jaworski 1995; Obmiñski 1970; Przybylski 1993; Szymañski 1996]. W pracach naukowych dotycz¹cych analizy wzrostu tego gatunku na terenie naszego kraju nawi¹zuje siê najczêœciej do typów siedliskowych lasu, z pominiêciem bezpoœredniego odniesienia do cech gleby [np. Bruchwald, Kliczkowska 1997; Szwagrzyk, Szewczyk 2002].

Celem przeprowadzonych badañ by³o okreœlenie g³ównych zale¿noœci miêdzy uziarnieniem gleby a bonitacj¹ drzewostanów sosnowych w po³udniowo-zachodniej Polsce. Analizowana zale¿noœæ jest szczególnie wa¿na z punktu widzenia praktyki leœnej,

*Praca wykonana w ramach projektu badawczego Nr N309 007 32/1037 finansowanego ze œrodków bud¿etowych Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wy¿szego

st¹d problem badawczy przedstawiono w nawi¹zaniu do typologii siedlisk leœnych i hodowli lasu. W obecnie obowi¹zuj¹cych zasadach diagnozowania typów siedliskowych lasu [Siedliskowe podstawy hodowli lasu 2004] gleba ujêta jest nieczytelnie i niekon-sekwentnie [Bro¿ek 2007]. Wyniki niniejszej pracy mog¹ byæ pomocne w bardziej precyzyjnym okreœlaniu roli gleby w kartografii siedlisk leœnych.

MATERIA£ I METODY

Badania przeprowadzono na terenie nadleœnictw Boles³awiec, G³ogów i O³awa (RDLP Wroc³aw). Wytypowano 349 profili glebowych, dla których wyniki analizy uziarnienia, wykonanej zgodnie z podzia³em na frakcje wed³ug Systematyki gleb Polski [1989], zaczerpniêto z operatów glebowo-siedliskowych [Operat glebowo-siedliskowy – Nadl. Boles³awiec 2003; Operat siedliskowy – Nadl. G³ogów 2004; Operat glebowo-siedliskowy – Nadl. O³awa 2002]. Analiza uziarnienia zosta³a wykonana metod¹ areometryczn¹ Bouyoucosa w modyfikacji Cassagrande’a i Prószyñskiego z rozdzieleniem czêœci szkieletowych oraz frakcji piasku na sitach. W przypadku du¿ego udzia³u czêœci szkieletowych w próbce glebowej zawartoœæ tej frakcji by³a szacowana w terenie.

Na podstawie zawartoœci poszczególnych frakcji w poziomach genetycznych oraz mi¹¿szoœci tych poziomów dla ka¿dego profilu glebowego wyliczono œredni¹ wa¿on¹ ka¿dej frakcji uziarnienia. Umo¿liwi³o to porównanie zawartoœci poszczególnych frakcji w badanych profilach z uwzglêdnieniem g³êbokoœci ca³ych odkrywek glebowych. Gleby piaszczyste analizowane by³y do g³êbokoœci 200 cm, zaœ gleby o drobniejszym uziarnieniu do 150 cm.

Wytypowane do badañ profile glebowe zlokalizowane by³y w drzewostanach sosnowych starszych klas wieku o podobnym zwarciu. Na ka¿dej powierzchni badawczej przeprowadzono pomiar górnej wysokoœci drzewostanu sosnowego. Wykorzystuj¹c model Bruchwalda [Bruchwald i in. 2000] dla ka¿dego drzewostanu obliczono bonitacjê wzrostow¹, która odpowiada potencjalnej wysokoœci drzewostanu w wieku 100 lat.

Zale¿noœæ miêdzy bonitacj¹ drzewostanów sosnowych a uziarnieniem badano oddzielnie dla dwóch grup gleb o odmiennych warunkach wilgotnoœciowych: dla gleb nieoglejonych (273 powierzchnie badawcze) oraz dla gleb wykazuj¹cych cechy oglejenia (76 powierzchni badawczych). Zgodnie z typologi¹ siedlisk leœnych gleby pierwszej grupy zwi¹zane by³y z siedliskami umiarkowanie œwie¿ymi, zaœ objête badaniami gleby oglejone odpowiada³y siedliskom silnie œwie¿ym i siedliskom wilgotnym. Ze wzglêdu na to, ¿e rolnicza przesz³oœæ gleby leœnej wyraŸnie wp³ywa na jej w³aœciwoœci [Bednarek, Michalska 1998; Maciaszek, Zwydak 1996a,b] oraz na wzrost sosny zwyczajnej [Dziêcio³owski 1963; Prevosto i in. 2004], w badaniach uwzglêdniono jedynie gleby leœne, które nie by³y wczeœniej u¿ytkowane rolniczo.

Analizê statystyczn¹ uzyskanych wyników wykonano przy u¿yciu programu Excel oraz STATISTICA. Zale¿noœci przedstawiono wykorzystuj¹c korelacjê rang Spearmana.

WYNIKI I DYSKUSJA

Bonitacja drzewostanów sosnowych na glebach nieoglejonych wykaza³a siln¹, istotn¹ statystycznie korelacjê dodatni¹ (p < 0,01) z zawartoœci¹ czêœci sp³awialnych (∅ < 0,02 mm) w zakresie gleb o grubszym uziarnieniu (rys. 1). Zawartoœæ frakcji ilastych

wiêksza od 10–15% nie wi¹za³a siê w glebach nieoglejonych z wy¿szymi bonitacjami drzewostanów sosnowych. Maksymalne bonitacje sosna wykaza³a na glebach o zawartoœci czêœci sp³awialnych od 6 do 15%, co odpowiada uziarnieniu ¿yŸniejszych piasków s³abogliniastych i piasków gliniastych lekkich (rys. 1).

Zale¿noœæ miêdzy bonitacj¹ sosny a zawartoœci¹ czêœci sp³awialnych w glebach oglejonych równie¿ wykaza³a korelacjê dodatni¹. Korelacja ta widoczna jest jednak wy³¹cznie w przedziale zawartoœci czêœci sp³awialnych odpowiadaj¹cym piaskom luŸnym (rys. 2) i charakteryzuje siê mniejsz¹ istotnoœci¹ statystyczn¹ (0,01< p < 0,05) ni¿ dla piaszczystych gleb nieoglejonych.

Zestawienie na rysunku 2 bonitacji drzewostanów sosnowych dla tych samych przedzia³ów zawartoœci czêœci sp³awialnych w glebach oglejonych oraz nieoglejonych umo¿liwi³o oszacowanie znaczenia frakcji ilastych dla wzrostu badanego gatunku. Drobne frakcje uziarnienia gleby s¹ istotne dla wzrostu roœlin g³ównie jako Ÿród³o sk³adników pokarmowych. Ponadto, w glebach w których niedobór wody mo¿e byæ dla roœlin czynnikiem stresowym, wp³ywaj¹ one na poprawê warunków wilgotnoœ-ciowych. Zak³adaj¹c, ¿e na glebach oglejonych niedobór wody nie jest czynnikiem ograniczaj¹cym wzrost sosny mo¿na stwierdziæ, ¿e bonitacja na tych glebach jest œciœle zwi¹zana z rol¹ troficzn¹ frakcji ilastych. Rola ta dla wzrostu bonitacji sosny ogranicza siê do gleb oglejonych o uziarnieniu piasków luŸnych (rys. 2). Sugeruje to, ¿e widoczny na rysunku 1 wzrost bonitacji sosny na glebach nieoglejonych w zakresie zawartoœci czêœci sp³awialnych do 10–15% jest zwi¹zany g³ównie z sorpcj¹ wody przez frakcje ilaste, zaœ w mniejszym stopniu z rol¹ troficzn¹ tych frakcji. Rola troficzna czêœci sp³awialnych wydaje siê byæ w tym przypadku drugoplanowa, przy czym mo¿na s¹dziæ, ¿e prawdopodobnie jej znaczenie maleje wraz ze wzrostem zawartoœci frakcji ilastych.

RYSUNEK 1. Bonitacja drzewostanów sosnowych a zawartoœæ czêœci sp³awialnych w glebach nieoglejonych (liczby na s³upkach wykresu oznaczaj¹ liczbê powierzchni badawczych): pl – piasek luŸny; ps – piasek s³abogliniasty; pgl – piasek gliniasty lekki; pgm – piasek gliniasty mocny; gl – glina FIGURE 1. Scots pine quality class related to the fine fraction (∅ < 0.02 mm) content in non-gleyic soils (numbers on the diagram show the amount of study sites): pl – loose sand; ps – coarse sand; pgl – medium sand; pgm – loamy sand; gl – loam

Uzyskane wyniki potwierdzi³y du¿y wp³yw warunków wilgotnoœciowych gleby na wzrost sosny [Borowiec 1958; Szwagrzyk, Szewczyk 2002]. Podkreœliæ nale¿y jednak, ¿e wyraŸnie wy¿sze bonitacje sosny na glebach oglejonych w porównaniu z glebami bez cech oglejenia odnotowano wy³¹cznie w glebach o l¿ejszym uziarnieniu (rys. 2). W miarê zwiêkszaj¹cych siê, wraz ze wzrostem zawartoœci czêœci sp³awialnych, mo¿liwoœci sorpcji wody w glebach nieoglejonych wyraŸnie zmniejsza siê ró¿nica bonitacji drzewostanów sosnowych w dwóch badanych grupach gleb. W efekcie na glebach o uziarnieniu glin bonitacje sosny na glebach oglejonych i nieoglejonych s¹ podobne (rys. 2). Mo¿e to oznaczaæ, ¿e przewiewnoœæ gleby jest dla wzrostu omawianego gatunku wa¿niejsza ni¿ wystêpowanie potencjalnie korzystnych warunków wilgotnoœciowych.

Analiza uzyskanych wyników potwierdza sugestiê Jaworskiego [1995], ¿e dla wzrostu sosny kluczowe znaczenie maj¹ w³aœciwoœci fizyczne gleby. Jak wynika z badañ Dziêcio³owskiego [1963], przyczyn¹ tego mo¿e byæ wiêksza zdrowotnoœæ korzeni sosny rosn¹cej na glebach piaszczystych ni¿ na glebach gliniastych, a tak¿e ograniczona dostêpnoœæ wody dla roœlin w materiale gliniastym podczas okresów suchych.

Na podstawie przeprowadzonych badañ mo¿na stwierdziæ, ¿e sosna zwyczajna wykorzystuje potencja³ troficzny siedliska jedynie na glebach o l¿ejszym uziarnieniu, co znajduje równie¿ potwierdzenie we wczeœniejszych badaniach autora [Sewerniak 2006]. Z punktu widzenia praktyki leœnej sugeruje to, aby na glebach nieoglejonych o RYSUNEK 2. Bonitacja drzewostanów sosnowych a zawartoœæ czêœci sp³awialnych w glebach oglejonych i bez cech oglejenia (oznaczenia jak na rysunku 1)

FIGURE 2. Scots pine quality class related to the fine fraction (∅ < 0,02 mm) content in gleyic and non-gleyic soils (explanations as in Figure 1)

zawartoœci czêœci sp³awialnych wiêkszej ni¿ 15% hodowlê sosny ograniczyæ na korzyœæ eutroficznych gatunków liœciastych. Dodatkowo do takich za³o¿eñ hodowlanych sk³ania ni¿sza jakoœæ techniczna drewna sosnowego oraz ni¿sza zdrowotnoœæ sosny rosn¹cej na glebach gliniastych ni¿ na glebach o uziarnieniu piasków [Dziêcio³owski 1963]. Tymczasem w praktyce wykonywania prac glebowo-siedliskowych, zgodnie z Klasyfikacj¹ gleb leœnych Polski [2000], na czêœci gleb brunatnoziemnych zwi¹zanych z ciê¿szym uziarnieniem, projektuje siê siedlisko lasu mieszanego œwie¿ego (LMœw). Na siedlisku tym Zasady hodowli lasu [2003] dopuszczaj¹ 40–50% udzia³ sosny w sk³adzie gatunkowym uprawy, co w œwietle uzyskanych wyników badañ nie jest uzasadnione. Gleby brunatnoziemne powinny byæ jednoznacznie zwi¹zane z siedliskiem lasu œwie¿ego (Lœw).

Kwesti¹ szczególnie kontrowersyjn¹ w kartografii siedlisk leœnych jest diagnoza typu siedliskowego lasu na glebach nieoglejonych o uziarnieniu piasków [Bia³y 1999; Rutkowski 2002]. Wzrost sosny na tych glebach poddano wiêc bardziej szczegó³owej analizie. W tabeli 1 przedstawiono korelacje miêdzy bonitacj¹ drzewostanów sosnowych, a zawartoœci¹ poszczególnych frakcji uziarnienia w piaszczystych glebach nieoglejonych. Korelacje te u³o¿y³y siê w uporz¹dkowany sposób wraz ze wzrostem œrednicy frakcji (tab. 1). Co ciekawe, z bonitacj¹ sosny w wiêkszym stopniu dodatnio skorelowana jest zawartoœæ grupy frakcji o rozmiarach od 0,002 do 0,1 mm ni¿ i³u koloidalnego. Tylko czêœciowo mo¿na to t³umaczyæ ró¿nym udzia³em

poszcze-gólnych frakcji ilastych i py³u w badanych glebach (rys. 3). Wydaje siê, ¿e kluczow¹ rolê w analizowanej zale¿-noœci odgrywaj¹ frakcje, które co praw-da nie stanowi¹ najwiêkszego Ÿród³a sk³adników pokarmowych, lecz dziêki sorpcji wody si³ami mniejszymi ni¿ si³y ss¹ce korzeni drzew, poprawiaj¹ wilgot-noœciowe warunki wzrostu sosny. Pot-wierdza³oby to wiêksze znaczenie roli wodnej ni¿ troficznej drobnych frakcji uziarnienia dla wzrostu sosny.

Wyniki badañ rzucaj¹ nowe œwiat³o w dyskusji nad optimum siedliskowym sosny zwyczajnej w naszym kraju. Uzyskane wyniki potwierdzaj¹ opiniê

a i n e i n r a i z u ij c k a rf ¹ i c œ o tr a w a z a h c y w o n s o s w ó n a t s o w e z r d ¹ j c a ti n o b y z d ê i m a j c a l e r o K . 1 A L E B A T h c y t s y z c z s a i p h c a b e l g h c y n o j e l g o e i n w c i y e l g -n o n n i s e s s a l c l a r u t x e t f o t n e t n o c d n a s s a l c y ti l a u q e n i p s t o c S n e e w t e b n o it a l e r r o C . 1 E L B A T sl i o s y d n a s -r ai z u e j c k a r F ai n ei n [mm] <0,002 00,,000052- 00,,00205- 00,,0052- 00,,10-5 00,,215- 00,,525- 1-0,5 >1 a j c a ti n o B 0,202** 0,334** 0,374** 0,395** 0,292** 0,159* –0,397** –0,039 –0,034 5 0 , 0 < p < 1 0 , 0 * , 1 0 , 0 < p * *

RYSUNEK 3. Œrednia zawartoœæ frakcji ilastych i py³owych w nieoglejonych glebach piaszczystych FIGURE 3. Mean content of clay and silt fractions in non-gleyic sandy soils

Borowca [1961], ¿e optimum to wystêpuje na glebach o l¿ejszym uziarnieniu, a nie jak sugeruje Szymañski [1996] na piaskach gliniastych i glinach spiaszczonych.

Przeprowadzenie niniejszych badañ umo¿liwi³o okreœlenie g³ównych zale¿noœci miêdzy uziarnieniem gleby a bonitacj¹ drzewostanów sosnowych. Badania dotyczy³y terenu po³udniowo-zachodniej Polski, lecz wydaje siê, ¿e ze wzglêdu na podobny charakter znaczenia frakcji ilastych dla wzrostu sosny (rola wodna i troficzna, kszta³towanie w³aœciwoœci fizycznych gleby) uzyskane wyniki mo¿na rozszerzyæ na ca³y ni¿owy obszar kraju. Z uwagi na dotychcasow¹ kluczow¹ rolê sosny zwyczajnej w sk³adzie gatunkowym naszych lasów i relatywnie s³abe rozpoznanie podjêtej problematyki, wydaje siê celowe przeprowadzenie dalszych, bardziej szczegó³owych badañ. Szczególnie istotne mo¿e byæ dokonanie analizy zale¿noœci pomiêdzy bonitacja drzewostanów sosnowych a zawartoœci¹ poszczególnych sk³adników pokarmowych w glebie.

WNIOSKI

1. Sosna zwyczajna najlepiej wykorzystuje potencja³ troficzny siedliska na glebach o uziar-nieniu piasków.

2. Wp³yw warunków wilgotnoœciowych na wzrost sosny zaznacza siê najsilniej w gle-bach piaszczystych. Bonitacja drzewostanów sosnowych na glegle-bach gliniastych o ró¿nym stopniu uwilgotnienia jest podobna.

3. Na glebach nieoglejonych o uziarnieniu piasków bonitacja drzewostanów sosnowych wykaza³a najsilniejsz¹ dodatni¹ korelacjê z zawartoœci¹ frakcji 0,05–0,02 mm oraz 0,02–0,005 mm.

4. W kartografii siedliskowej gleby nieoglejone o uziarnieniu glin i piasków gliniastych mocnych powinny byæ wi¹zane wy³¹cznie z lasem œwie¿ym (Lœw) z ca³kowitym po-miniêciem lasu mieszanego œwie¿ego (LMœw).

LITERATURA

BEDNAREK R., MICHALSKA M. 1998: Wp³yw rolniczego u¿ytkowania na morfologiê i w³aœciwoœci gleb rdzawych w okolicach Bachotka na Pojezierzu Brodnickim. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 460: 487–497.

BIA£Y K. 1999: Dowolnoœæ wyró¿niania typów siedliskowych lasu i projektowania sk³adów docelo-wych drzewostanów w obrêbie gleb bielicoziemnych. Sylwan 143,5: 65–71.

BOROWIEC S. 1958: Zale¿noœæ w³aœciwoœci gleb wytworzonych z piasków luŸnych oraz bonitacji i runa od g³êbokoœci wody gruntowej. Sylwan 102,2: 27–35.

BOROWIEC S. 1961: Gleby brunatne wy³ugowane siedlisk sosny taborskiej. Sylwan 105,5: 31–41. BRO¯EK S. 2007: Klasyfikacja siedlisk leœnych – uwagi w sprawie miejsca gleb w zasadach

diagnozowa-nia. Sylwan 151,2: 19–25.

BRUCHWALD A., KLICZKOWSKA A. 1997: Kszta³towanie siê bonitacji dla drzewostanów sosno-wych Polski. Prace IBL 838: 63–73.

BRUCHWALD A., MICHALAK K., WRÓBEL L., ZASADA M. 2000: Analiza funkcji wysokoœci dla ró¿nych regionów Polski. W: Przestrzenne zró¿nicowanie wzrostu sosny. Bruchwald A. (red.) Wyd. SGGW, Warszawa: 84–91.

DZIÊCIO£OWSKI W. 1963: Warunki rozwojowe drzewostanów sosnowych na niektórych glebach bielicowych. PTPN, 15,1: 68 ss.

JAWORSKI A. 1995: Charakterystyka hodowlana drzew leœnych. Gutenberg, Kraków: 238 ss. KLASYFIKACJA GLEB LEŒNYCH POLSKI. CILP, Warszawa 2000: 124 ss.

MACIASZEK W, ZWYDAK M. 1996: Przekszta³canie górskich gleb porolnych przez przedplony sosnowe. Czêœæ I. Przemiany morfologii profilu i w³aœciwoœci fizycznych gleb. Act. Agr. et Silv. Ser. Silv. 34: 67–80.

MACIASZEK W, ZWYDAK M. 1996: Przekszta³canie górskich gleb porolnych przez przedplony sosnowe. Czêœæ II. Przemiany w³aœciwoœci chemicznych gleb. Act. Agr. et Silv. Ser. Silv. 34: 81–92. OBMIÑSKI Z. 1970: Zarys ekologii. W: Sosna zwyczajna (Pinus silvestris L.). Bia³obok S. (red.). PWN,

Warszawa-Poznañ: 152–231.

OPERAT GLEBOWO-SIEDLISKOWY – NADLEŒNICTWO BOLES£AWIEC, 2003, Biuro Us³ug Eko-logicznych i Urz¹dzeniowo-Leœnych „OPERAT” s.c., (maszynopis).

OPERAT GLEBOWO-SIEDLISKOWY – NADLEŒNICTWO G£OGÓW, 2004, Biuro Us³ug Ekolo-gicznych i Urz¹dzeniowo-Leœnych „OPERAT” s.c., (maszynopis).

OPERAT GLEBOWO-SIEDLISKOWY – NADLEŒNICTWO O£AWA, 2002, Biuro Us³ug Ekologicz-nych i Urz¹dzeniowo-LeœEkologicz-nych „OPERAT” s.c., (maszynopis).

PREVOSTO B., DAMBRINE E., MOARES C., CURT T. 2004: Effect of volcanic ash and former agricultural use on the soils and vegetation of naturally regenerated woodlands in the Massif Central, France. Catena 56: 239–261.

PRZYBYLSKI T. 1993: Autekologia i synekologia. W: Biologia sosny zwyczajnej. Bia³obok S., Boratyñ-ski A., Buga³a W. (red.) Sorus, Poznañ-Kórnik: 255–281.

RUTKOWSKI P. 2002: Badania nad ró¿nicowaniem typów siedliskowych lasu na glebach piaszczy-stych. Acta Sci. Polonorum 1,1: 73–85.

SEWERNIAK P. 2006: Analiza wzrostu sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris) w zale¿noœci od wybra-nych typów i podtypów gleb autogeniczwybra-nych w po³udniowo-zachodniej Polsce. Dok. Geogr. 32: 263–265.

SIEDLISKOWE PODSTAWY HODOWLI LASU. Za³¹cznik do Zasad hodowli lasu. Oœrodek Rozwojo-wo-Wdro¿eniowy Lasów Pañstwowych w Bedoniu, Warszawa 2004.

SYSTEMATYKA GLEB POLSKI, 1989: Rocz. Glebozn. 40,3/4: 150 ss.

SZWAGRZYK J., SZEWCZYK J. 2002: Wp³yw trofizmu i wilgotnoœci siedliska na wzrost i pokrój sosen i dêbów w Puszczy Niepo³omickiej. Sylwan 146,12: 23–38.

SZYMAÑSKI S. 1996: Ekologia sosny zwyczajnej. W: Mat. Na sesjê naukow¹: Sosna w Polsce – stan, problemy, perspektywy. Fundacja „Rozwój SGGW”, Warszawa: 5–10.

Mgr in¿. Piotr Sewerniak

Zak³ad Gleboznawstwa, Instytut Geografii UMK ul. Gagarina 9, 87-100 Toruñ