Jak wybrać gatunki drzew dostosowane do klimatu: Wsparcie decyzji dla właścicieli lasów w Hesji (Niemcy)

Zmiana klimatu niesie ze sobą wiele niepewności dla zarządców lasów. Prognozy przewidują, że zmiany klimatu będą powszechne, szybkie i nasilające się. Dlatego scenariusze klimatyczne muszą być zawsze ponownie analizowane pod kątem zaleceń dotyczących gatunków drzew i zmian wprowadzanych w procesie decyzyjnym w leśnictwie.

Regionalne prognozy dotyczące zmian klimatu nie są tak jasne, zwłaszcza jeśli chodzi o sezonowy rozkład opadów. Ponadto nie tylko właściwości gleby, ale także warunki terenu, takie jak nachylenie lub ekspozycja, mają silny wpływ na zaopatrzenie w wodę w określonym miejscu. W związku z tym konieczne jest przestrzenne zróżnicowanie modelowania skutków zmiany klimatu. W regionie Hesji nacisk kładzie się na modelowanie zaopatrzenia w wodę, ponieważ zmiana klimatu zwiększa ryzyko suszy dla 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 miejscach. 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. Powinien on być obliczany dla wszystkich obszarów leśnych w Hesji i powinien być odpowiedni do oceny ryzyka gatunków drzew, tak aby można było formułować zalecenia przy użyciu wartości progowych.

Szkody wyrządzone w ostatnich latach przez burze, susze i inwazje kornika ilustrują pilną potrzebę dostosowania gospodarki leśnej. Zwłaszcza na dużych obszarach zniszczeń decyzje o ponownym zalesianiu 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 rządu federalnego Niemiec na szczeblu państwowym. Składa się on z szeroko zakrojonego pakietu środków na rzecz łagodzenia zmiany klimatu i przystosowania się do niej.

Zgodnie z ustawą o lasach Hesji właściciele lasów mogą swobodnie decydować, które gatunki drzew wybrać. Są one jednak zobowiązane do ponownego zalesienia obszarów w ciągu sześciu lat (§ 7 HWaldG).

Kraj związkowy Hesja wspiera właścicieli lasów w naprawie szkód w lesie spowodowanych ekstremalnymi warunkami pogodowymi. Zalecenia NW-FVA są wiążące w przepisach państwowych ustanawiających program dotacji dla lasów („Richtlinie für forstliche Förderung in Hessen”, 30 kwietnia 2018 r. oraz „Richtlinie zur Förderung von Maßnahmen zur Bewältigung der durch Extremwettereignisse verursachten Folgen im Wald in Hessen, Extremwetterrichtlinie-Wald, 1 kwietnia 2021 r.)”.

Zalecenia dotyczące dostosowanego do klimatu składu gatunkowego drzew w Hesji, opracowane w ramach projektu IKSP-Hessen, mają następujące cele:

1.   Dostarczenie informacji dotyczących konkretnego terenu w odniesieniu do nieodwzorowanych obszarów leśnych w lasach miejskich i prywatnych Hesji jako podstawy do wyboru gatunków drzew odpowiednich do lokalizacji, ponieważ jedynie 80 % lasów zostało już odwzorowanych. W tym kontekście projekt ma na celu lepsze przestrzenne przedstawienie równowagi wody i składników odżywczych, zwłaszcza w szerokim spektrum obszarów oznaczonych jako „mezotroficzne”.

2.   Opracowanie zaleceń dotyczących leśnictwa na przyszłość - z myślą o roku 2100. W tym celu wykorzystuje się regionalne scenariusze klimatyczne z głównego zespołu państwowej grupy ekspertów ReKliEs-De.

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

Ostatecznym celem jest udostępnienie wyników wszystkim heskim właścicielom lasów, wdrożenie nowego i przyjaznego dla użytkownika systemu informacyjnego, z którego mogą korzystać właściciele lasów bez dogłębnej wiedzy technicznej.

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

1. Charakterystyka miejsca mapowania

Zrozumienie specyficznych cech danego obszaru, takich jak dostępność wody i składników odżywczych, ma zasadnicze znaczenie dla wyboru odpowiednich gatunków drzew dla każdego obszaru leśnego. Mapy glebowe były dostępne na początku projektu dla większości obszarów leśnych w Hesji. Aby zlikwidować lukę wynoszącą 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 pojemności użytkowej pól (woda dostępna dla roślin po uzupełnieniu zapasów w miesiącach zimowych) dla wszystkich obszarów leśnych. W celu obliczenia powierzchniowego oszacowania pojemności pola użytkowego przygotowano łącznie 4 179 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 obszaru w okresie wegetacji. Parametr ten składa się z pojemności użytkowej pola i klimatycznego bilansu wodnego. Stosowany klimatyczny bilans wodny opiera się na prognozach klimatycznych scenariusza emisji RCP 8.5 (IPCC 2014), obliczonych przy użyciu globalnego modelu ECHAM 6 i regionalnego modelu statystycznego STARS II jako średniej wartości dla okresu odniesienia 2041–2070. W celu ustalenia lokalnego odniesienia zastosowano połączoną metodę odwrotnego ważenia odległości i regresji wysokości, aby skalować 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, umożliwiając większe znaczenie kwestii klimatycznych przy wyborze gatunków drzew.

2. Opracowanie zalecanych rodzajów 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 uzupełniają się pod względem wymogów ekologicznych i zachowania wzrostu, są dopasowywane do form mieszanych typów drzewostanów lub typów rozwoju lasów.

W zależności od spełnienia wymogów ekologicznych dla danego obszaru rolę gatunku drzewa w lasach mieszanych można sklasyfikować jako wiodącą, mieszaną, towarzyszącą lub wyłączoną z uprawy. Oprócz bilansu wodnego obszaru i kryteriów troficznych zalecenia zawierają również pewne uwarunkowania leśno-gospodarcze (np. wyłączenie sosny i brzozy na obszarach wodnych i bogatych w składniki odżywcze). W przypadku obszarów hydromorficznych, tj. gleb, na które wpływ mają wody gruntowe i wody głębinowe, przydział gatunków drzew z wykorzystaniem bilansu wodnego obszaru nie jest odpowiedni, ponieważ pojemność użytkowa pola nie ma tutaj znaczenia. Zamiast tego są one klasyfikowane według poprzedniego systemu według reżimu wodnego terenu i poziomu troficznego.

Głównymi argumentami przemawiającymi za lasami mieszanymi są ich większa stabilność i ogólnie większa odporność na kompensowanie zakłóceń.  Rodzaje zabudowy leśnej są wykorzystywane w planowaniu gospodarki leśnej. Są one opisane przez modele pożądanej struktury lasu, które np. kategoryzują ich pozycję sukcesyjną 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 dla celów rozwoju, jak i regeneracji. Informacje dotyczące planowania dla danego obszaru można uzyskać w odniesieniu do każdego gatunku drzewa zalecanego w danym typie rozwoju lasu.

Katalog typów zabudowy leśnej dla lasów komunalnych i prywatnych obejmuje 34 typy zabudowy leśnej.  Są one już wykorzystywane przez wielu właścicieli 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 zaleca konsultacje z wyspecjalizowanym personelem leśnym.

3. Serwis internetowy dla gatunków drzew przystosowanych do zmiany klimatu

System wspomagania 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 usługa REST-Web-Service, na której opiera się cała usługa, oraz usługa WMS (usługa map internetowych) można łatwo zintegrować z innymi produktami oprogramowania. Strona internetowa NW-FVA zawiera również krótki przewodnik po korzystaniu z usługi. Katalog rodzajów zabudowy leśnej, dalsze informacje ogólne i tabele klasyfikacji są dostępne do pobrania.

W aplikacji internetowej kliknięcie na mapę otwiera tabelę z informacjami o pozycji, charakterystyce terenu leśnego i zalecanych typach zabudowy leśnej w każdym miejscu lasu w całej Hesji.

Aby uzupełnić portal internetowy, opracowano aplikację dla systemów operacyjnych Android i iOS (Apple) na urządzenia mobilne. Zaletą aplikacji jest to, że określa położenie lasu za pomocą GPS. Umożliwia natychmiastowe uzyskanie informacji, dzięki czemu ocena istniejącej sytuacji leśnej może być bezpośrednio powiązana z terenem leśnym. Jeśli dostęp do Internetu nie jest dostępny, wybrana lokalizacja jest zapisywana i można ją otworzyć później, 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.

Ponadto katalog rodzajów zabudowy leśnej służy jako podstawa dotacji ze strony organów administracyjnych. Kraj związkowy Hesja finansuje ponowne zalesianie otwartych przestrzeni, które zostały dotknięte ekstremalną suszą między 2018 r. a dniem dzisiejszym. Wybór rodzaju zabudowy leśnej zalecanej w określonej lokalizacji jest obowiązkowy dla właścicieli lasów i warunkiem wstępnym otrzymania dotacji na nasadzenia i utrzymanie.

Partnerami projektu byli właściciele lasów i doradcy: HessenForst, odpowiedzialne za lasy państwowe oraz części lasów komunalnych i prywatnych, oraz Hessian Forest Owners’ Association, odpowiedzialne za wszystkie pozostałe części lasów komunalnych i prywatnych. Obaj udzielali porad i udostępniali dane w trakcie całego projektu oraz uczestniczyli w procesach transferu wiedzy.

Przeprowadzono ankietę wśród właścicieli lasów i doradców w celu opracowania strategii promowania świadomości i wykorzystania narzędzi wspierających podejmowanie decyzji w odniesieniu do lasów komunalnych 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 „Sukces 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 uczestniczyli HessenForst i Hessian Forest Owners’ Association, 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 przestrzennego lasów. W związku z tym pierwsza walidacja miała 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. Wojna w ramach cyfrowego systemu wspomagania decyzji (DSS) została zatem zaprojektowana jako odpowiednie narzędzie. Jest to publicznie dostępne za pośrednictwem portalu internetowego NW-FVA, na którym właściciele lasów mogą łatwo zidentyfikować swoje drzewostany oraz uzyskać dostęp do zaleceń dotyczących gatunków drzew opracowanych w ramach projektu lub je pobrać. 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 zorganizowano aktywne szkolenia w ścisłej współpracy z HessenForst. Wykłady wygłoszono również podczas wydarzeń organizowanych przez Stowarzyszenie Właścicieli Lasów Heskich. Oferowane są również bezpłatne szkolenia dla właścicieli lasów we własnych lasach. Kursy i portal internetowy były reklamowane za pośrednictwem ulotek i reklam 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 biura planowania środowiskowego, organy ochrony przyrody oraz podmioty odpowiedzialne za pozyskiwanie wody pitnej i zapory 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 Nadrenii Północnej-Westfalii (Niemcy) w ramach projektu SUPERB (zob. studium przypadku Duże rozwiązania w zakresie odbudowy lasów w Nadrenii Północnej-Westfalii), co sugeruje potencjał powielania projektu.

Czynniki ograniczające:

Chociaż istnieje duże zapotrzebowanie na doradztwo, 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, co wymaga znacznych wysiłków w zakresie komunikacji. Aby przezwyciężyć te ograniczenia, w perspektywie długoterminowej utrzymany zostanie program szkoleniowy. 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 odtwarzania lasów są zmienne w zależności od warunków panujących na danym terenie i od obszaru, który ma zostać odtworzony. Przykład można znaleźć w studium przypadku „Wielkoskalowerozwiązania w zakresie odbudowy lasów pod kątem odporności na wiele stresorów klimatycznych w Nadrenii Północnej-Westfalii w Niemczech”.

Planowanie leśne z wykorzystaniem rodzajów zabudowy leśnej, które zalecają lasy mieszane, zapewni większą stabilność i ogólnie większą odporność na zakłócenia. Zapewni to nie tylko korzyści środowiskowe i gospodarcze, ale także utrzymanie innych leśnych usług ekosystemowych. Chociaż nie jest to konkretnie 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 trwa 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 szczególnych środków odbudowy lub sadzenia może trwać 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 zabudowy leśnej, zróżnicowane w zależności od etapu przed zagęszczeniem, etapu zagęszczenia, etapu kwalifikacji i etapu wymiarowania, a także etapu dojrzałości i regeneracji.

Narzędzie wspierające podejmowanie 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 (ang.). Pokaż dostępne pokoje w obiekcie 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)

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 reżimach składników pokarmowych w glebie leśnej poprzez zintegrowanie chemii gleby z logiką rozmytą: Zastosowanie w całym regionie dla zainteresowanych stron z Hesji, Niemcy. Geoderma regionalna 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)