Transformacja gleb porolnych wskutek zalesienia brzozą

Początek/koniec realizacji projektuLipiec 2019/czerwiec 2022
Lider projektuSGGW
Kierownik projektuJerzy Jonczak (SGGW, Katedra Gleboznawstwa)
Zespół badawczyLidia Oktaba (SGGW, Katedra Gleboznawstwa), Bogusława Kruczkowska (SGGW, Katedra Gleboznawstwa), Marek Kondras (SGGW, Katedra Gleboznawstwa), Edyta Pawłowicz (SGGW, Katedra Gleboznawstwa), Urszula Jankiewicz (SGGW, Katedra Biochemii i Mikrobiologii), Jarosław Oktaba (SGGW, Katera Użytkowania Lasu), Izabella Olejniczak (UKSW), Edyta Regulska (IGiPZ PAN)
Budżet projektu470 069 PLN
Źródło finansowaniaNCN, umowa nr 2018/31/B/NZ9/01994

Opis projektu

Celem proponowanego projektu jest ocena wpływu zalesień terenów porolnych brzozą brodawkowatą (Betula pendula Roth) na właściwości gleb, wybrane elementy biogeochemicznego obiegu pierwiastków, zgrupowania kluczowych organizmów wskaźnikowych i zdolności do pełnienia różnorodnych funkcji w ekosystemie. Badaniami objęte zostały wybrane właściwości fizyczne gleb, wskaźniki stanu ekochemicznego, zawartość i dynamika węgla organicznego oraz głównych makro- i mikroelementów, cechy ilościowe i jakościowe glebowej materii organicznej oraz aktywność enzymatyczna. Ponadto badana jest produkcja i rozkład opadu roślinnego oraz zgrupowania dżdżownic (Lumbricidae) i skoczogonków (Collembola), jako kluczowych wskaźników kondycji ekologicznej i jakości gleb. Na podstawie uzyskanych wyników dokonana zostanie ocena potencjału zalesień brzozowych w zakresie sekwestracji węgla i świadczeń ekosystemowych.

Badania prowadzone są na 10 stanowiskach w nadleśnictwach Brzeziny i Skierniewice. Czynnikami różnicującymi stanowiska jest typ gleby (rdzawe i brunatne), wiek zalesienia i historia użytkowania terenu. 5 stanowisk zostało wytyczonych w obrębie gleb rdzawych reprezentujących gleby o lekkim uziarnieniu i małej zasobności w składniki pokarmowe i 5 w kompleksie gleb brunatnych reprezentujących gleby o średniej ciężkości agrotechnicznej i większej zasobności w nutrienty. W obrębie każdego z typów gleb badane są zróżnicowane wiekowo stanowiska na gruntach porolnych. W przypadku najstarszej klasy wieku wytyczone zostały również powierzchnie badawcze na siedliskach typowych. Każde stanowisko badawcze obejmuje dwie powierzchnie usytuowane w tym samym kompleksie gleb – jedną w obrębie zalesienia/lasu i drugą na polu uprawnym.

Badania obejmują będą różne aspekty interakcji w układzie drzewo-gleba i pewne bardziej utylitarne aspekty w zakresie biogeochemicznego obiegu pierwiastków w skali globalnej oraz zrównoważonego zarządzania zasobami naturalnymi. Szczegółowe cele projektu obejmują:

  • Ocenę wpływu brzozy na właściwości fizyczne gleb.
  • Ocenę wpływu brzozy na cech ilościowe i jakościowe glebowej materii organicznej.
  • Ocenę wpływu brzozy na stan ekochemiczny gleb, w tym pH, właściwości sorpcyjne i właściwości buforowe.
  • Ocenę wpływu brzozy na zasobność i dynamikę zawartych w glebie N, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu i Zn.
  • Ocenę wielkości produkcji i wybranych właściwości opadu roślinnego, w tym zawartości lignin oraz głównych pierwiastków – C, N, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu i Zn.
  • Ocenę tempa dekompozycji opadu roślinnego oraz dynamiki uwalniania C, N, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu i Zn.
  • Ocenę wpływu brzozy na aktywność glebowej dehydrogenazy i kwaśnej fosfatazy.
  • Ocenę wpływu brzozy na zgrupowania dżdżownic.
  • Ocenę wpływu brzozy na zgrupowania skoczogonków.
  • Ocenę potencjału sekwestracji węgla przez zalesienia brzozowe.
  • Ocenę świadczeń ekosystemowych pełnionych przez gleby zalesione brzozą na tle gleb rolnych.

Realizacja proponowanego projektu jest uzasadniona wzrastającym w ostatnich dekadach zainteresowaniem zalesieniami gleb rolnych o niskiej jakości. Według wielu autorów, proces ten jest jednym z kluczowych wyzwań współczesnego leśnictwa. Zalesienia terenów porolnych są wpisane w politykę leśną Polski i wielu krajów europejskich. Wyniki licznych badań dowodzą, że zalesienie może stanowić efektywne narzędzie poprawy jakości gleb, pozwalając łączyć korzyści ekonomiczne i ekologiczne. Jednakże wyniki długoterminowych doświadczeń dowodzą, że roślinność leśna może silnie oddziaływać na jakość gleb. Dobór odpowiednich gatunków ma więc kluczowe znaczenie. Skład gatunkowy powinien gwarantować pewien kompromis pomiędzy korzyściami ekonomicznymi i skutkami ekologicznymi. Obecnie tereny porolne zalesiane są najczęściej sosną, jednakże gatunek ten sprawia wiele kłopotów hodowlanych. W związku z tym w ostatnim czasie wzrasta zainteresowanie brzozą, jako gatunkiem tolerującym szerokie spektrum warunków środowiskowych, odpornym na „porolne” cechy gleb i nie przejawiający problemów zdrowotnych. Pomimo, że interakcje w układzie brzoza-gleba były przedmiotem licznych badań, nadal istnieje wiele luk w wiedzy z tego zakresu, które powinny być zweryfikowane zanim gatunek ten zostanie wprowadzony na szerszą skalę. Luki te dotyczą w szczególności wpływu brzozy na stan ekochemiczny gleb, zasobność i obieg składników pokarmowych, cechy ilościowe i jakościowe glebowej materii organicznej, aktywności enzymatycznej gleb i zgrupowań organizmów żywych. Realizacja projektu przyczyni się do znacznego poszerzenia wiedzy gleboznawczej oraz w zakresie biogeochemii krajobrazu, ekologii lasu i ekologii krajobrazu. Wiedza ta może znaleźć praktyczne zastosowanie w zrównoważonym zarządzaniu glebami, jako wrażliwym na zmiany środowiskowe, trudno odnawialnym zasobie naturalnym.