Jak wybrać gatunki drzew przystosowane do klimatu: Wsparcie decyzyjne dla właścicieli lasów w Hesji, Niemcy

Zmiany klimatyczne powodują wiele niepewności dla zarządców lasów. Prognozy przewidują, że zmiana klimatu będzie powszechna, szybka i nasilająca się. W związku z tym należy zawsze ponownie przeanalizować scenariusze klimatyczne pod kątem zaleceń dotyczących gatunków drzew i zmian włączonych do procesu decyzyjnego w dziedzinie leśnictwa.

Regionalne prognozy dotyczące zmian klimatu nie są tak jasne, zwłaszcza jeśli chodzi o sezonowy rozkład opadów. Ponadto nie tylko właściwości gleby, ale także warunki terenowe, takie jak nachylenie lub narażenie, mają silny wpływ na zaopatrzenie w wodę w określonym miejscu. W związku z tym konieczne jest przestrzennie zróżnicowane modelowanie skutków zmiany klimatu. W regionie Hesji nacisk kładzie się na modelowanie zaopatrzenia w wodę, ponieważ zmiana klimatu zwiększa ryzyko wystąpienia suszy u gatunków drzew na wielu obszarach, ograniczając w ten sposób ich przydatność. Wynika to nie tylko ze zmiany wzorców opadów, ale także ze wzrostu parowania, związanego ze wzrostem temperatur. Zwłaszcza w ciepłych miesiącach letnich spowoduje to w przyszłości rosnący deficyt wody w wielu lokalizacjach. Prognozy są szczególnie dotkliwe, jeśli weźmie się pod uwagę scenariusz emisji IPCC (2014) RCP 8.5.

Jednym z wyzwań jest znalezienie wskaźnika stresu związanego z suszą. Należy ją obliczać dla wszystkich obszarów leśnych w Hesji i powinna ona być odpowiednia do oceny ryzyka związanego z gatunkami drzew, tak aby można było formułować zalecenia przy użyciu wartości progowych.

Szkody wyrządzone w ostatnich latach przez burze, suszę i inwazje kornika świadczą o pilnym charakterze dostosowanej gospodarki leśnej. Zwłaszcza na dużych obszarach zniszczeń decyzje o ponownym zalesieniu muszą być podejmowane szybko. Decyzje te muszą uwzględniać oczekiwane zmiany klimatu, minimalizując w ten sposób ryzyko przyszłych szkód i prowadząc do długoterminowej ochrony żywotnych, stabilnych lasów.

Zintegrowany plan ochrony klimatu na 2025 r., kraj związkowy Hesja, wdraża plan ochrony klimatu niemieckiego rządu federalnego na szczeblu krajowym. Obejmuje on szeroko zakrojony pakiet środków na rzecz łagodzenia zmiany klimatu i przystosowania się do niej.

Zgodnie z ustawą o lasach Hesji właściciele lasów mają swobodę decydowania, które gatunki drzew wybrać. Są one jednak zobowiązane do ponownego zalesiania obszarów w ciągu sześciu lat (§ 7 HWaldG).

Stan Hesji wspiera właścicieli lasów w naprawie szkód w lesie spowodowanych ekstremalnymi warunkami pogodowymi. Zalecenia NW-FVA są w sposób wiążący włączone do przepisów państwowych ustanawiających program dotacji leśnych („Richtlinie für forstliche Förderung in Hessen”, 30 kwietnia 2018 r. oraz „Richtlinie zur Förderung von Maßnahmen zur Bewältigung der durch Extremwetterereignisse verursachten Folgen im Wald in Hessen, Extremwetterrichtlinie-Wald, 1 kwietnia 2021 r.)”.

Zalecenia dotyczące przystosowanych do klimatu kompozycji gatunkowych drzew w Hesji, opracowane w ramach projektu IKSP-Hesja, mają następujące cele:

1.   Dostarczenie informacji dotyczących poszczególnych terenów w odniesieniu do niezmapowanych obszarów leśnych w lasach gminnych i prywatnych Hesji jako podstawy do wyboru gatunków drzew odpowiednich dla danej lokalizacji, ponieważ tylko 80 % lasów zostało już zmapowanych. W tym kontekście projekt ma na celu lepsze przedstawienie bilansu wodnego i biogennego w ujęciu przestrzennym, zwłaszcza w szerokim spektrum miejsc oznaczonych jako „mezotroficzne”.

2.   Opracowanie zaleceń dotyczących gospodarki leśnej w przyszłości - w perspektywie roku 2100. W tym celu wykorzystuje się regionalne scenariusze klimatyczne opracowane przez główny zespół grupy ekspertów ReKliEs-De na szczeblu państwowym.

3.   Określenie „rodzajów rozwoju lasów”, składających się z zalecanej mieszanki gatunków drzew, które wzajemnie się uzupełniają w swoich wzorcach wzrostu, w celu zminimalizowania lub zmniejszenia ryzyka szkód spowodowanych zmianą klimatu.

Ostatecznym celem jest udostępnienie wyników wszystkim heskim właścicielom lasów, wdrażając nowy i przyjazny dla użytkownika system informacyjny, z którego mogą korzystać właściciele lasów bez dogłębnej wiedzy technicznej.

Projekt obejmował trzy główne działania: (i) mapowanie cech charakterystycznych terenu w obecnych i przyszłych warunkach, (ii) opracowanie zaleceń („zalecane rodzaje rozwoju lasów”) oraz (iii) transfer wiedzy w celu wsparcia wdrażania zaleceń przez właścicieli lasów (usługa internetowa dla gatunków drzew przystosowanych do zmiany klimatu), jak opisano szczegółowo poniżej.

1. Charakterystyka charakterystyczna dla danego miejsca

Zrozumienie cech charakterystycznych dla danego obszaru, takich jak dostępne zaopatrzenie w wodę i składniki odżywcze, ma zasadnicze znaczenie dla wyboru odpowiednich gatunków drzew dla każdego obszaru leśnego. Mapy terenów zalesionych były dostępne na początku projektu dla większości obszarów leśnych w Hesji. Aby zlikwidować lukę 20 % nieudokumentowanych obszarów leśnych i poprawić wyniki mapowania, w NW-FVA opracowano modele komputerowe w celu określenia stanu troficznego, klimatycznego bilansu wodnego (różnica między opadami a potencjalną ewapotranspiracją) oraz użytecznej pojemności pola (woda dostępna dla roślin po uzupełnieniu w miesiącach zimowych) dla wszystkich obszarów leśnych. W celu obliczenia szacunkowej powierzchni pola użytkowego przygotowano łącznie 4 479 profili glebowych. Ponadto do oszacowania poziomów troficznych wykorzystano mapę gleby Heskiego Państwowego Urzędu Geodezyjnego (Heitkamp i in., 2020). Głównym elementem była ocena przyszłego zaopatrzenia w wodę poprzez ocenę bilansu wodnego terenu w okresie wegetacji. Parametr ten składa się z pojemności użytkowej pola i klimatycznego bilansu wodnego. Zastosowany klimatyczny bilans wodny opiera się na prognozach klimatycznych scenariusza emisji RCP 8.5 (IPCC 2014), obliczonych przy użyciu modelu globalnego ECHAM 6 i regionalnego modelu statystycznego STARS II jako wartości średniej dla okresu odniesienia 2041–2070. W celu ustalenia lokalnego odniesienia zastosowano połączoną metodę odwrotnego ważenia odległości i regresji wysokości w celu skalowania w dół do siatki 50 x 50 m.

Nowa mapa terenu NW-FVA zawiera zatem wyczerpujące informacje na temat poziomów troficznych i przyszłego bilansu wodnego terenu dla całego lasu w Hesji, co pozwala na większe uwzględnienie kwestii klimatycznych przy wyborze gatunków drzew.

2. Opracowanie rekomendowanych typów zabudowy leśnej

Gatunki drzew są klasyfikowane zgodnie z ich zapotrzebowaniem na wodę i składniki odżywcze przy użyciu wartości progowych wskaźnika stresu suszy. Gatunki drzew, które wzajemnie się uzupełniają pod względem wymogów ekologicznych i zachowania wzrostu, są dopasowane do różnych typów drzewostanów lub typów rozwoju lasów.

W zależności od spełnienia wymogów ekologicznych dla danego obszaru, rolę gatunku drzew w lasach mieszanych można sklasyfikować jako wiodącą, mieszaną, towarzyszącą lub wyłączoną z uprawy. Oprócz bilansu wodnego i kryteriów troficznych zalecenia zawierają również pewne uwarunkowania leśne i ekonomiczne (np. wyłączenie sosny i brzozy na terenach bogatych w wodę i składniki odżywcze). W przypadku terenów hydromorficznych, tj. gleb, na które mają wpływ wody gruntowe i wody głębinowe, przydział gatunków drzew z wykorzystaniem bilansu wodnego terenu nie jest odpowiedni, ponieważ użyteczna pojemność pola nie ma tutaj znaczenia. Zamiast tego są one klasyfikowane przez poprzedni system zgodnie z reżimem wodnym terenu i poziomem troficznym.

Głównymi argumentami przemawiającymi za lasami mieszanymi są ich większa stabilność i ogólnie większa odporność na zakłócenia.  Rodzaje rozwoju lasu są wykorzystywane w planowaniu leśnym. Są one opisane modelami pożądanej struktury lasu, które np. kategoryzują ich kolejność i określają cele rozwojowe w odniesieniu do ich funkcji ochronnej i rekreacyjnej. Cele w zakresie produkcji drewna są ujęte w postaci docelowych średnic i okresów produkcji. Odsetek gatunków drzew określa się zarówno w odniesieniu do celów rozwojowych, jak i celów w zakresie regeneracji. Informacje dotyczące planowania specyficzne dla danego obszaru można uzyskać dla każdego gatunku drzewa zalecanego w danym rodzaju rozwoju lasu.

Katalog typów zabudowy leśnej dla lasów komunalnych i prywatnych obejmuje 34 typy zabudowy leśnej.  Wykorzystują je już liczni właściciele lasów. Liczba odwiedzin portalu internetowego w sierpniu 2024 r. wynosi ponad 296 000 (liczba kliknięć) i rośnie. Ze względu na ryzyko błędnej interpretacji przez użytkowników niebędących ekspertami NW-FVA zasadniczo doradza konsultacje z wyspecjalizowanym personelem leśnym.

3. Usługa sieciowa dla gatunków drzew przystosowanych do zmiany klimatu

System wspierania decyzji w zakresie doboru gatunków drzew dostosowanych do klimatu został włączony do operacyjnego GIS HessenForsti udostępniony właścicielom lasów jako ogólnodostępny portal internetowy (https://www.nw-fva.de/baem/). Ponadto REST-Web-Service, na którym opiera się cała usługa i WMS (usługa map internetowych), można łatwo zintegrować z innymi produktami programowymi. Strona internetowa NW-FVA zawiera również krótki przewodnik po korzystaniu z usługi. Katalog rodzajów zabudowy leśnej, dalsze informacje ogólne oraz tabele klasyfikacji są dostępne do pobrania.

W aplikacji internetowej kliknięcie na mapę otwiera tabelę z informacjami o położeniu, charakterystyce terenu lasu i zalecanych typach zabudowy leśnej w każdej lokalizacji lasu w całej Hesji.

Aby uzupełnić portal internetowy, opracowano aplikację dla systemów operacyjnych Android i iOS (Apple) dla urządzeń mobilnych. Zaletą aplikacji jest to, że określa położenie lasu za pomocą GPS. Umożliwia on natychmiastowe uzyskanie informacji, dzięki czemu ocena istniejącej sytuacji leśnej może być bezpośrednio powiązana z terenem leśnym. Jeśli nie ma dostępu do Internetu, wybrana lokalizacja jest zapisywana i można ją później otworzyć, aby pobrać powiązane informacje. Pozycjonowanie jest szczególnie pomocne, jeśli nie ma podziału lasu lub podstawy mapy lub jeśli trudno jest wyznaczyć granice, na przykład w małych lasach prywatnych.

Wreszcie katalog rodzajów zagospodarowania lasu służy jako podstawa dotacji ze strony organów administracyjnych. Państwo Hesja finansuje ponowne zalesianie otwartych przestrzeni, które zostały dotknięte ekstremalną suszą między 2018 r. a dniem dzisiejszym. Wybór rodzaju zagospodarowania lasu zalecanego w określonym miejscu jest obowiązkowy dla właścicieli lasów i warunkiem wstępnym otrzymania dotacji na sadzenie i utrzymanie.

Partnerami projektu byli właściciele lasów i doradcy: HessenForst, odpowiedzialny za lasy państwowe oraz części lasów gminnych i prywatnych, oraz Heskie Stowarzyszenie Właścicieli Lasów, odpowiedzialne za wszystkie pozostałe części lasów gminnych i prywatnych. Obaj zapewniali doradztwo i dane przez cały czas trwania projektu oraz uczestniczyli w procesach transferu wiedzy.

Przeprowadzono ankietę wśród właścicieli i doradców lasów w celu opracowania strategii promujących świadomość i wykorzystanie narzędzi wspierania decyzji w odniesieniu do lasów miejskich i prywatnych. Od wczesnych etapów projektu zaangażowanie zainteresowanych stron sprzyjało przyjmowaniu i przyjmowaniu zaleceń od właścicieli lasów. Z tego powodu więcej szczegółowych informacji na temat zaangażowania zainteresowanych stron przedstawiono w sekcji „Czynniki sukcesu i czynniki ograniczające”.

Czynniki sukcesu:

Aby jak najszybciej i jak najskuteczniej wprowadzić wyniki w życie, proces transferu wiedzy odbywał się na kilku poziomach, co stanowiło kluczowy czynnik sukcesu projektu.

Po pierwsze, skład uczestników projektu, w którym uczestniczyły HessenForst i Heskie Stowarzyszenie Właścicieli Lasów, oznaczał, że doświadczeni praktycy byli zaangażowani w opracowywanie i interpretację wyników od początku projektu. Zapewniło to uznanie przedstawionych zaleceń i aktywne włączenie ich od samego początku do planowania leśnego. W związku z tym pierwsze zatwierdzenie miało miejsce w trakcie trwającego procesu, zanim wyniki zostały przedstawione i udostępnione ogółowi społeczeństwa. Podejście to znacznie zwiększyło akceptację opracowanych zaleceń dotyczących gatunków drzew.

Drugi poziom transferu wiedzy polega na łatwej do zrozumienia dokumentacji i publicznym udostępnianiu wyników w formie, która w przejrzysty sposób wspiera właścicieli lasów i leśników w podejmowaniu decyzji. W związku z tym wojna w ramach cyfrowego systemu wspomagania decyzji (DSS) została zaprojektowana jako odpowiednie narzędzie. Jest to publicznie dostępne za pośrednictwem portalu internetowego NW-FVA, na którym właściciele lasów mogą łatwo zidentyfikować swoje drzewostany i uzyskać dostęp/pobrać zalecenia dotyczące gatunków drzew opracowane w ramach projektu. Opracowano również wersję mobilną dla telefonów komórkowych z systemem Android i iOS. Aplikacje te są najprostszym sposobem lokalizowania witryn za pomocą funkcji GPS urządzenia mobilnego.

W ramach trzeciego etapu transferu wiedzy we wszystkich biurach leśnictwa w ścisłej współpracy z HessenForst zorganizowano aktywne szkolenia. Wykłady były również wygłaszane podczas wydarzeń organizowanych przez Heskie Stowarzyszenie Właścicieli Lasów. Właścicielom lasów w ich własnych lasach oferowane są również bezpłatne szkolenia. Kursy i portal internetowy były reklamowane za pośrednictwem ulotek i ogłoszeń w specjalistycznych czasopismach. Ponadto rozpoczęto tworzenie instrukcji obsługi wideo. Są one również dostępne na stronie internetowej NW-FVA.

Co zaskakujące, kilka innych sektorów, takich jak urzędy planowania środowiskowego, organy ochrony przyrody oraz podmioty odpowiedzialne za wydobycie wody pitnej i zapory wodne lub budowę dróg, wyraziło zainteresowanie wykorzystaniem zaleceń dotyczących gatunków drzew i włączeniem usługi do swoich portali GIS. Świadczy to o sukcesie inicjatywy podjętej przez NW-FVA.

Podobne podejście, oparte na tej samej koncepcji rodzajów zabudowy leśnej, zostało wdrożone w kraju związkowym Nadrenia Północna-Westfalia (Niemcy) w ramach projektu SUPERB (zob. studium przypadku „Rozwiązania w zakresie odbudowy dużych lasów w NRW”),co sugeruje potencjał powielania projektu.

Czynniki ograniczające:

Chociaż istnieje ogromna potrzeba doradztwa, a zalecenia zostały w sposób wiążący włączone do dotacji państwowych na projekty ponownego zalesiania, zalecenia dotyczące gatunków drzew nie zostały jeszcze ustanowione jako nowy standard.

Zaproszenie do przekazania informacji zwrotnych i program szkoleń zostały przyjęte z zadowoleniem, ale nie w oczekiwanym zakresie. Dogłębna wiedza w złożonej dziedzinie selekcji gatunków drzew w zmieniającym się klimacie jest uważana za niezbędną, aby uniknąć błędnych interpretacji. Ponadto grupa docelowa decydentów w lesie jest bardzo zróżnicowana i wymaga znacznych wysiłków w zakresie komunikacji. Aby przezwyciężyć te ograniczenia, w perspektywie długoterminowej utrzymany zostanie program szkoleń. Preferowane jest szkolenie na miejscu, ale pożądane są również filmy instruktażowe. Zostanie to rozważone w celu poprawy wdrażania zaleceń.

Całkowity koszt projektu wyniósł 5 555 000 EUR i obejmował głównie koszty personelu.  Korzystanie z narzędzi opracowanych w projekcie jest bezpłatne dla wszystkich użytkowników. Koszty rekultywacji lasów są zmienne w zależności od warunków panujących na danym terenie i zakresu obszaru, który ma zostać rekultywowany. Przykład można znaleźć w studium przypadku „Rozwiązaniaw zakresie odbudowy lasów na dużą skalę na rzecz odporności na wiele czynników stresogennych związanych z klimatem w Nadrenii Północnej-Westfalii w Niemczech”.

Planowanie leśne z wykorzystaniem rodzajów rozwoju lasów, które zalecają lasy mieszane, zapewni większą stabilność i ogólnie większą odporność na zakłócenia. Zapewni to nie tylko korzyści środowiskowe i gospodarcze, ale także zapewni utrzymanie innych leśnych usług ekosystemowych. Chociaż nie jest to szczegółowo określone ilościowo, będzie również wspierać regulację klimatu, regulację i zaopatrzenie w wodę, kontrolę erozji, zapewnianie siedlisk i rekreację.

Projekt rozpoczął się w 2018 r. i potrwa do 2025 r. Portal internetowy został udostępniony po raz pierwszy w październiku 2020 r. Po intensywnym dalszym rozwoju w maju 2023 r. przeprowadzono kompleksową aktualizację.

Wybór i planowanie konkretnych środków odbudowy lub sadzenia może potrwać do jednego roku. Ciągłe gospodarowanie drzewostanami jest ważne dla utrzymania dostosowanego lasu mieszanego, który może zapewnić wszystkie usługi ekosystemowe. Istnieją odpowiednie zalecenia dotyczące zarządzania dla każdego rodzaju rozwoju lasu, zróżnicowane w zależności od etapu przedgwintowania, etapu zarośli, etapu kwalifikacji i etapu wymiarowania, a także etapu dojrzałości i regeneracji.

Narzędzie wspomagania decyzji ma charakter stały i jest na bieżąco aktualizowane.

Dr. Ralf Nagel
director of the Northwest German Forest Research Institute
Grätzelstraße 2
D-37079 Göttingen
Tel.: +49 (0) 551 – 69401 – 123
E-Mail: ralf.nagel@nw-fva.de

Dr. Heidi Döbbeler
scientific assistant
Northwest German Forest Research Institute
Grätzelstraße 2
D-37079 Göttingen
Tel.: +49 (0) 551 – 69401 – 114
E-Mail: Heidi.Doebbeler@nw-fva.de

Dr. Jan Hansen
head of forest inventory, information technology and biometrics
Northwest German Forest Research Institute
Grätzelstraße 2
D-37079 Göttingen
Tel.: +49 (0) 551 – 69401 – 221
E-Mail: Jan.Hansen@nw-fva.de

fnews@thuenen.de

Döbbeler H., Nagel R.-V., Spellmann H., Hamkens H. (2023): Waldentwicklungsziele (WEZ) für den hessischen Kommunal- und Privatwald. Atrakcje w pobliżu obiektu Empfehlungen der NW-FVA in Zusammenarbeit mit dem Hessischen Waldbesitzerverband W Getyndze. 39 S. (https://www.nw-fva.de/unterstuetzen/software/baem/hessen, stoisko 26.05.2023 r.)

Spellmann H., Döbbeler H., Hamkens H., Hansen J., Sutmöller J., Bialozyt R., Nagel R.-V. (2021): Entscheidungshilfen zur klimaangepassten Baumartenwahl (ang.). Deutscher Waldbesitzer (1): 8-10.

Heitkamp F., Ahrends B., Evers J., Steinicke C., Meesenburg H. (2020): Wnioskowanie o systemach składników pokarmowych gleby leśnej poprzez zintegrowanie chemii gleby z logiką rozmytą: Aplikacja ogólnoregionalna dla interesariuszy z Hesji, Niemcy. Geoderma Regional 23: e00340. https://doi.org/10.1016/j.geodrs.2020.e00340

Bialozyt, R., Böckmann, T. (2023): Abschlussbericht IKSP Projekt L-12 „Klimarisiko- und Zielbestockungskarten Forst – Verbesserte Beratungsgrundlagen für neue Herausforderungen an hessische Waldbesitzer”, 76 S. (https://www.nw-fva.de/unterstuetzen/software/baem/hessen, stoisko 26.05.2023)