Wpływ efektu nawożenia dwutlenkiem węgla, dla globalnego obiegu węgla w przyrodzie stoi pod dużym znakiem zapytania, zwłaszcza w ekosystemach leśnych. Ten znak zapytania również obejmuje niepewność projekcji zmian klimatycznych. W tym poście chciałbym zaprezentować ciekawy artykuł naukowy a także swoje doświadczenie z USA i Szwecji odnośnie nawożenia drzewostanów i eksperymentów naukowych z hodowli lasu. Oczywiście nie omieszkam skomentować polskiej szkoły hodowli lasu. Zapraszam! 

Troszkę z nauki

Naukowcy, pod kierownictwem Richard’a Norby’ego z Oak Ridge National Laboratory (USA) przeanalizowali wpływ dwutlenku węgla na produkcję pierwotną netto (PPN), czyli ilość energii jaką mogą pozyskać konsumenci. Jest ona równa różnicy energii związanej w procesie fotosyntezy i energii traconej w procesach katabolicznych, w jednostce czasu. Naukowcy zaprojektowali własny eksperyment polegający na sztucznym doprowadzaniu dwutlenku drewna do wewnątrz drzewostanu i rejestrowaniu zmian w produkcji pierwotnej netto. Całe badania zaczęły się od hipotezy, w której naukowcy założyli, że PPN powinna rosnąć na skutek spalania paliw kopalnych, które powodują wzrost koncentracji atmosferycznego dwutlenku węgla. Innymi słowy, badacze założyli, że wzrost pochłaniania dwutlenku węgla z atmosfery przez biosferę (będący skutkiem wzrostu CO2), może prowadzić do zwalniania tempa przyrostu koncentracji dwutlenku węgla. Potwierdzenie takiej hipotezy, mogłoby w istotny sposób zmienić przyszłe przewidywania poziomu CO2 w atmosferze, a może i w konsekwencji temperatury na świecie.

Naukowcy zauważyli, że:

“Głównym problemem przeprowadzania takich eksperymentów w ekosystemach leśnych jest dobranie właściwej skali czasowo-przestrzennej. Dodatkowo, dużą trudnością jest przerowadzić eksperyment na dużych organizmach, jakimi są drzewa, żyjących bardzo długo, w bardzo złożonych ekosystemach”.

Naukowcy przeanalizowali dane z 4 eksperymentów wzbogacania drzwostanów dwutlenkeim węgla. Wszystkie 4 powierzchnie eksperymentalne reprezentowały szerokie pasmo warunków produkcyjnych, klimatycznych i glebowych. Wszystkie powierzchnie znajdowały się w klimacie umiarkowanym i dotyczyły dość młodych drzewostanów.

>>CZYTAJCIE RÓWNIEŻ: Pochłanianie czy wydzielanie dwutlenku węgla?

Dwa eksperymenty były założone w monokulturach. Pierwszy znajdował się na plantacji wiecznie zielonej sosny taeda (Pinus taeda L.), drugi na plantacji liściastego Ambrowca balsamicznego (Liquidambar styraciflua L.). Dwa pozostałe eksperymenty były zlokalizwoane na powierzchniach porośniętych wieloma gatunkami, głównie z dominacją topoli, które zostały założone na wcześniej kompletnie nie porośniętym przez drzewa terenie.

Naukowcy znaleźli spójną zależność na wszystkich powierzchniach, pomiędzy produkcją pierwotną netto, a podwyższonym poziomem CO2 w atmosferze. Analiza wskazała, że jeżeli w ciągu najbliższych dekad poziom koncentracji dwutlenku węgla w atmosferze wzrośnie do 550 ppm (liczba części na milion) to wystąpi 23% wzrost leśnej PPN.

Dodatkowo, naukowcy zauważyli, że chociaż inne typy lasów nie były ujęte w analizie (np. lasy borealne, czy tropikalne) to zakres we wzroście PPN był spójny z wynikami uzyskiwanymi przez innych badaczy, w pozostałych typach lasu na świecie.

A co z innymi nawozami i sterydami dla drzew?

Temat nawożenia lasów, tak jak to się nawozi pola uprawne, jest w Polsce tematem tabu. Nikt nie chce słyszeń o nawożeniu drzewostanów, tak samo jak mało kto chce słyszeć o prywatyzacji Lasów Państwowych. Powód dlaczego tak jest, jest bardzo prozaiczny.  Ciężko o czymś dyskutować, jeżeli nie ma się badań i przykładów na dany temat.

Polska hodowla lasu w moim przekonaniu jest bardzo słabo rozwiniętą dziedziną nauki, żeby nie powiedzieć, że jest kompletnie w lesie. Wiele rzeczy jest po prostu nieprzebadanych, a jak już są to na bardzo małych powierzchniach typu Rogów czy inne leśne zakłady doświadczalne. Wynika z tego, że Lasy Państwowe chętnie dają pieniądze na badania, ale z dostępem do swoich powierzchni jest dużo gorzej. Wnioski, petycje, prośby czasem pomagają, ale prawda jest taka, że jak się nie ma kolegi ze studiów, który jest gdzieś nadleśniczym czy dyrektorem to można zostać jedynie naukowcem teoretykiem w dziedzinie hodowli. I tak niestety oceniam dzisiejszą hodowlę lasu w Polsce. Jest dużo teorii a mało praktyki. Ponadto jakość artykułów naukowych naukowców z hodowli lasu jest, w moim odczuciu, mizerna. Sporo naukowców publikuje w języku polskim, a zbyt mało odważa się na publikacje w międzynarodowych czasopisach na poziomie światowym. I tu jest trochę śmiesznie, bo jak spotykam polskich naukowców na konferencjach i pytam ich dlaczego tak jest, to nic tylko biadolą, że publikacje w międzynarodowych czasopismach są ustawione, że trzeba mieć znajomości, odpowiednie nazwiska profesorów w artykułach itp. Nigdy jeszcze nie słyszałem argumentu, że po prostu ich publikacje i badania są za słabe, albo, że oni chyba nie rozumieją na polega ten cały biznes publikacyjny zwany nauką. Dziwne.

Teraz odnośnie samych badań. Nie spotkałem się do tej pory z badaniami dotyczącymi optymalnej więźby sadzenia, dobrymi badaniami odnośnie wpływu trzebieży na wzrost drzewostanu (np. z różnymi wariancjami w intensywności pierśnicowego pola przekroju), czy właśnie z badaniami nawożenia drzewostanów. Jednym problemem o którym kiedyś wspomniałem to to, że Zasady Hodowli Lasów nie są dokumentem naukowym, lecz są pisane przez leśników Lasów Państwowych.

>>CZYTAJCIE RÓWNIEŻ: Jak zachowują się drzewa wzdłuż szlaków zrywkowych i dlaczego ZHL można wyrzucić śmiało do kosza?

Innym powodem jest zbyt bliska zależność między finansowaniem polskiej nauki leśnej przez monopolistę Lasy Państwowe.

>>CZYTAJCIE RÓWNIEŻ: Bez bioróżnorodności – nie ma produkcyjności!

W tym poście chciałbym skupić się na różnych eksperymentach dotyczących leśnictwa w tym nawożeniu lasów. W dodatku chciałbym zaprezentować kilka badań, które widziałem na własne oczy. I najlepiej oddaje je rysunek po prawej stronie pokazujący, że aby drzewo rosło dobrze, musi mieć dwutlenek węgla oraz źródło wody, w której rozpuszczone są sole mineralne. Prosta biologia z podstawówki. Czy w Polsce były prowadzone badania nad tymi podstawowymi biologicznymi elementami wzrostu drzew w większej skali? Nie sądzę, chociaż jeżeli znacie jakiś artykuł lub przykład, piszcie śmiało w komentarzach.

USA

W Karolinie Północnej i Oregonie, w których miałem przyjemność przebywać, widziałem sporo eksperymentów dotyczących leśnictwa. W Oregonie, widziałem sporo ekperymentów długoterminowych rozpoczynanych jeszcze przed II wojną światową. Zdjęcie poniże przedstawia taki eksperyment, gdzie badana była sosna żółta (Pinus ponderosa) i różne metody trzebieży, zrywki itp. Tabliczka mówi, że był to eksperyment założony we współpracy z Koledżem Rolnictwa w Oregonie (dzisiejszym Uniwersytetem Stanowym w Oregonie, OSU) i Służbą Leśną USA (US Forest Service). Dla przypomnienia, US Forest Service to federalna agencja rządowa wchodząca w skład Departamentu Rolnictwa Stanów Zjednoczonych. Pod jej zarządem znajduje się 155 Lasów Państwowych oraz 20 narodowych łąk o łącznej powierzchni ponad 781 tysięcy km².

Możne Uniwersytet współpracować z ministerstwem, czy lasami państwowymi? Może. Tylko trzeba chcieć.

W Karolinie Północnej widziałem natomiast wiele eksperymentów związanych z plantacjami sosny taeda. Jako mężczyzna pracujący, który żadnej pracy się nie boi, sam nawet pomagałem w tych eksperymentach. Na zdjęciu poniżej uzbrojony w maczetę, sekator i piłę ręczną robiliśmy czyszczenia na plantacjach eksperymentalnych. Plantacja za moimi plecami. Chyba nie jeden ZUL by mi pozazdrościł:) Więcej o zarządzaniu na południu USA możecie przeczytać tutaj:

>>CZYTAJCIE RÓWNIEŻ: Zrozumieć Konfederatów

A oto efekt mojej pracy:) I tak za gęsto jak na moje oko, ale to był tylko eksperyment.

Alligator River

Odbiegając trochę od plantacji, które zawsze mnie fascynowały, innego razu byliśmy na wyciecze terenowej z prof. Asko Noormets’em (wcześniej North Carolina State teraz Texas A&M) w którego zajęciach miałem przyjemność uczestniczyć. Był to kurs z Advanced Terrestrial Ecosystem Ecology, czyli z Zaawansowanej Ekologii Ekosystemów Lądowych. Odwiedziliśmy studium Alligator River Ecosystem Carbon and Water Cycle Study (na zdjęciu poniżej), który dotyczył monitorowania takich elementów jak dwutlenek węgla w powietrzu, węgiel organiczny w glebie, przepływ energii i wody, przepływ metanu, a także przepływ soków drzewnych. Więcej na temat samego eksperymentu możecie przeczytać w języku angielskim z publikacji w Journal of Geophysical Research, opublikowanej przez dr. Guofang Miao oraz prof. Noormetsa tutaj, właśnie z tego obszaru.

Szwecja – drzewa na sterydach

Podczas mojego pobytu w Szwecji, podczasu programu Euroforester, widzieliśmy eksperyment nawadniania drzewostanów, i podobnie jak w przypadku z CO2, jego wpływu na parametry jakościowo-ilościowe pojedynczych drzew i całego drzewostanu. Zdjęcia poniżej prezentują system doprowadzania wody do drzewostanu.

W tym samym czasie kiedy jeden drzewostan był nawadniany, drugi znajdujący się w pobliżu (piszę tu tylko o dwóch dla łatwości porównania, ale musimy pamiętać, że Szwedzi mają sporo takich powierzchni przy robieniu eksperymentów, aby odrzucić choćby ich efekt losowy) był nawożony bądź tylko azotem, bądź mieszaniną różnych minerałów (azotu, potasu, fosforu), bądź był nawożony i nawadniany jednocześnie, bądź był tylko drzewostanem kontrolnym.

Jakie były rezultaty?

Na zdjęciu poniżej możemy zaobserwować przykład jak wyglądały rezultaty tego eksperymentu, w różnych okresach wzrostu drzewostanu. Na osi y mamy okresowy przyrost roczny w m3 na hektar na rok.

Widzimy, że samo nawadnianie (ang. water) miało nie zbyt wielki wpływ na okresowy przyrost roczny, gdyż niebieski słupek nie różni się zbytnio od czerwonego, który reprezentuje powierzchnię kontrolną (ang. control). Ale nawożenie (słupek żółty, ang. nutrients) solami mineralnymi dało wynik o niebo lepszy, nie mówiąc o jednoczesnym nawożeniu i nawadnianiu (słupek zielony).

>>CZYTAJCIE RÓWNIEŻ: Zrozumieć Skandynawów

Inny przykład pokazuje wpływ różnych minerałów na zasobność drzewostanu.

W tym eksperymencie badano powierzchnię nienawożoną (kontrolną), z powierzchnią nawożoną tylko azotem (pomarańczowy słupek, drugi od lewej), nawożoną azotem i innymi minerałami (słupek żółty) oraz z powierzchnią nawożoną fosforem i potasem (tak mi się wydaje, od P i K). Na pierwszy rzut oka widzimy, że azot w połączeniu z innymi solami mineralnymi dawał najlepszy rezultat. Nie wiem, jakie były te inne sole mineralne, ale obstawiałbym magnez.

>>CZYTAJCIE RÓWNIEŻ: Fińsko-szwedzkie pomiary przyrostu drzew.

Na koniec polecam inny tekst Pana Tadeusza Ciury, który pisał o nawożeniu lasu popiołem w różnych krajach:

>>CZYTAJCIE RÓWNIEŻ: Nawożenie lasu bio popiołem.

Podsumowując

Według mnie polska hodowla lasu znajduje się w…. lesie, i mała ilość publikacji na światowym poziomie w międzynarodowych czasopismach oraz zbyt słabo rozwinięte powierzchnie badawcze, łącznie z tymi inwazyjnymi w drzewostan, są tylko potwierdzeniem moich słów. W Szwecji, USA i innych krajach w których byłem, żaden profesor nie rzucał słów na wiatr. Na ćwiczeniach kameralnych czy terenowych były pokazywane plansze z wynikami eksperymentów, były pokazywane publikacje, które przeszły proces ostrej recenzji. Innymi słowy były pokazywane fakty. I na podstawie tych faktów studenci uczyli się hodowli lasu jako nauki o faktach potwierdzonych kompleksowymi badaniami. Nie mogę powiedzieć tego samego o polskich profesorach z hodowli, choćby z ćwiczeń terenowych, które były bardziej organizowane na zasadach wycieczki po lesie, niż nauki hodowli. No i na koniec, Zasady Hodowli Lasu to nie są żadne fakty, ani też naukowo potwierdzone wskazówki, z których studenci powinni się uczyć. Są to bardziej fuckty.

Źródło: Norby R.J., E.H. DeLucia, B.Gielen et al. 2005.  Forest response to elevated CO2 is conserved across a broad range of productivity. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 102, no.50.