Badanie zależności pomiędzy glebową materią organiczną a dynamiką infiltracji i retencji wody w glebach leśnych

Zmiany klimatu prowadzą do coraz częstszych i dłuższych okresów suszy, które ograniczają dostępność wody w ekosystemach leśnych. Niedobór wody negatywnie wpływa na funkcjonowanie lasów, zwłaszcza w okresie wegetacyjnym – czasie intensywnego wzrostu i rozwoju drzew. Susza może prowadzić do zahamowania przyrostu biomasy, utrudniać regenerację lasu, a także obniżać odporność drzew na choroby i szkodniki.

Dr hab. inż. Anna Ilek, fot. Łukasz Bera Lasy pełnią kluczową rolę w obiegu wody – magazynują ją w glebie i spowalniają jej odpływ. Każdy las, w zależności od dominujących gatunków drzew, inaczej „zarządza” wodą, czyli różni się sposobem przechwytywania i redystrybucji opadów. Wynika to m.in. z budowy koron, kształtu liści lub igieł, struktury kory, wysokości, grubości i zagęszczenia drzew. Niektóre gatunki zatrzymują znaczną część opadu w koronach, inne efektywniej przekazują wodę do gleby poprzez opad podokapowy lub spływ po pniach.

Drzewa wpływają na bilans wodny także pośrednio – poprzez jakość materii organicznej (liści, igieł, drobnych korzeni), którą dostarczają do gleby. Z tej materii powstają poziomy organiczne i próchniczne, pełniące istotną funkcję w zatrzymywaniu i przemieszczaniu wody. Powierzchniowe warstwy gleby działają jak naturalny bufor – chłoną wodę po opadach i regulują jej dalszy przepływ w głąb profilu glebowego. Ich właściwości fizyczne i chemiczne zależą w dużym stopniu od gatunku drzew, pod którymi powstają.

Zrozumienie, w jaki sposób różne gatunki drzew wpływają na redystrybucję opadów oraz zdolność gleby do retencji i infiltracji wody, stanowi główny cel projektu realizowanego na Uniwersytecie Przyrodniczym w Poznaniu, we współpracy z Uniwersytetem Rolniczym im. Hugona Kołłątaja w Krakowie. Badania koncentrują się na ocenie wpływu składu gatunkowego drzewostanu na procesy zatrzymywania i przemieszczania wody w glebie oraz na ich zmianach w warunkach długotrwałego deficytu opadów. Projekt służy także identyfikacji cech materii organicznej i gatunków drzew szczególnie sprzyjających retencji i infiltracji wody.

Dr hab. inż. Anna Ilek, fot. Łukasz Bera Eksperymenty realizowane są w Leśnym Zakładzie Doświadczalnym w Siemianicach, w równowiekowych monokulturach dziesięciu gatunków drzew (m.in. sosny, lipy, dębu, buka i daglezji), rosnących w identycznych warunkach glebowych i klimatycznych. Taki układ pozwala na precyzyjne porównanie wpływu poszczególnych gatunków na obieg wody, w tym redystrybucję opadu (intercepcję, spływ po pniu, opad podokapowy), wodoodporność i nasiąkliwość ściółki oraz tempo infiltracji i zdolność gleby do zatrzymywania wody. Równolegle analizowane są właściwości fizyczne i chemiczne materii organicznej, które decydują o efektywności tych procesów.

Wstępne wyniki pokazują, że gatunki drzew w istotny sposób różnicują obieg wody w ekosystemach leśnych. Lasy liściaste zazwyczaj przekazują większą część opadu do gleby – zarówno w formie opadu podokapowego, jak i spływu po pniach. Z kolei lasy iglaste są bardziej „szczelne”, co oznacza, że większa część wody zatrzymuje się w koronach i ulega parowaniu, zamiast zasilać glebę. Gatunki liściaste, takie jak lipa, klon czy jawor, sprzyjają wysokiej aktywności biologicznej gleby i sprawnemu obiegowi składników pokarmowych. Materia organiczna pochodząca od tych drzew utrzymuje wysoką przewodność wodną nawet po okresach bezopadowych, co pozwala wodzie skutecznie przesiąkać w głąb profilu glebowego. Odmienny efekt obserwuje się w przypadku gatunków iglastych, takich jak daglezja czy modrzew – ich igliwie tworzy warstwy organiczne o niskiej podatności na rozkład i zwiększonej wodoodporności, co hamuje infiltrację wody i obniża zdolność gleby do jej zatrzymywania.

Dotychczasowe wyniki jednoznacznie wskazują, że dobór gatunków drzew ma istotne znaczenie dla gospodarowania wodą w lasach. W dobie zmian klimatu i nasilającego się ryzyka suszy, świadome kształtowanie składu gatunkowego może zwiększać odporność drzewostanów na stres wodny oraz wspierać funkcje retencyjne, które decydują o stabilności i trwałości ekosystemów leśnych.