LIFE REstore pieredze degradēta kūdrāja apmežošanā
Ne vienmēr kūdras ieguves laukos pēc derīgā izrakteņa ieguves pārtraukšanas ir iespējams atjaunot purva ekosistēmu, piemēram, ja neatgriezeniski mainīti hidroloģiskie apstākļi, kūdras struktūra un īpašības (Höper et al. 2008) vai nepieciešamas lielas investīcijas. Purva atjaunošana parasti nav sekmīga vietās, kur tuvumā turpinās kūdras ieguve, jo tiek uzturēta meliorācijas sistēma, kuras ietekmi uz rekultivējamo platību visbiežāk nevar pilnībā novērst. Valstīs, kur kūdras ieguve ir nozīmīga tautsaimniecības nozare (piemēram, Somijā, Zviedrijā un Britu salās), rekultivācija, platību apmežojot,tiek uzskatīts par vienu no vienkāršākajiem, ekonomiski pamatotākajiem un videi draudzīgākajiem risinājumiem, sevišķi, ja zināms, ka pirms kūdras ieguves platībā audzis mežs vai, iegūstot kūdru, tiek sasniegts kūdras slānis ar seno koku atliekām (Woziwoda, Kopeć 2014). Augsnes ielabošanai, kaļķošanai un trūkstošo barības elementu ienesei tiek izmantoti koksnes pelni (Mandre et al. 2010; Kikamägi et al.2013; Ots et al. 2017). Ļoti nozīmīga loma barības vielu apritē un oglekļa uzkrāšanā izstrādātās kūdras atradnēs ir veģetācijai, kas veidojas pēc augsnes ielabošanas (Huotari et al. 2009, 2011). Priede, bērzs un melnalksnis spēj augt organiskās augsnēs ar svārstīgu ūdens līmeni, kādas ir izstrādātās kūdras atradnes (Sottocornola et al. 2007; Huotari et al. 2008; Hytönen, Saarsalmi 2009; González et al. 2013;Bebre, Lazdiņa 2017; Lazdina et al. 2017). Beļģijas zinātnieki veikuši selekcijas darbu, lai izveidotu kūdras augšņu apmežošanai piemērotu papeļu klonus, un viens no šī darba rezultātiem ir sievišķais papeļu klons Vesten.
Lai izmēģinātu apmežošanas kā kūdras ieguves ietekmētu teritoriju rekultivācijas veidu un pārbaudītu dažādām koku sugām efektīvāko, optimālo bioloģiskā mēslojuma – koksnes pelnu – devu,LIFE REstore projektā apmežota 9 ha liela platība Kaigu purva Veļu tīrelī. Šis izmēģinājums tika īstenotsarī, lai noteiktu piemērotākās koku sugas un to stādīšanas kombinācijas degradētu kūdrāju apmežošanai,orientējoties uz īsa perioda stādījumiem un biomasas ražošanu, kas nodrošinātu ekonomiskus ieguvumus.
Pirms eksperimenta uzsākšanas izmēģinājuma teritorija bija daļēji apaugusi ar kokiem un niedrēmPhragmites australis. Palikušās kūdras slāni veidoja secīgi zemā, pārejas un augstā purva tipa kūdra.Purva pamatne zem kūdras bija nelīdzena, tāpēc kūdras slāņa biezums pat nelielā attālumā bija atšķirīgs.Apmežošanas izmēģinājuma teritorijā tas bija biezāks par 0,5 m, sasniedzot vairāk nekā 1 m dziļumu.Palikušās kūdras virsējo slāni veidoja skāba, vidēji sadalījusies augstā purva tipa kūdra. 2017. gada pavasarī izvēlētajā 9 ha platībā (56°43’42.1”N, 23°34’33.3”E) veikta kontūrgrāvju tīrīšana, novācot visu apaugumu, galvenokārt kokus un niedres (136. attēls). Grāvju tīrīšanas laikā izraktā kūdra izkliedēta un iefrēzēta kartās starp grāvjiem.
Pēc grāvju tīrīšanas veikta fosforu, kāliju un mikroelementus saturoša kaļķošanas materiāla –koksnes pelnu – izkliedēšana un iestrāde augsnē. Augsnes ielabošanai izmantoti koksnes pelni no tuvākā lielā enerģijas ražotāja – SIA “Fortum”.Koksnes pelnus uz izkliedes vietu transportēja, fasētus liela tilpuma maisos. Zinot viena maisa masu, viegli veikt izklaidei nepieciešamā materiāla dozēšanu. Koksnes pelnu izkliedi veica ar traktoru, kam uzmontēti papildus riteņi, lai nodrošinātu mazāku spiedienu uz virsmu. Izkliedēšanai izmantots Latvijas valsts mežzinātnes institūta “Silava” (turpmāk – LVMI Silava) izgatavotais pelnu kliedēšanas iekārtas prototips (patenta Nr. LV 15075 B). Piegādātos koksnes pelnus pirms izkliedēšanas samitrināja, lai ierobežotu putēšanu, kas raksturīga sausiem pelniem ar lielu putekļveida daļiņu īpatsvaru (137. attēls). Dozēšana veikta, mainot traktortehnikas pārvietošanas ātrumu vai atkārtoti pārvietojoties pa vienu un to pašu kartu. Lai novērtētu augsnes agroķīmisko parametru izmaiņas, mēslojot ar koksnes pelniem, tika ievākti augsnes paraugi no pirmā bloka (138. attēls) kartām, trīs paraugi no augsnes virskārtas rindas vidū. Augsnes paraugi ievākti otrajā gadā pēc pelnu izkliedēšanas – sezonas sākumā. Agroķīmiskie parametri noteikti pēc Bardule unlīdzautoru (2013) aprakstītās metodikas.
Kaļķošanai un mēslošanai izvēlētas tādas koksnes pelnu devas, kas atbilst Somijā un Zviedrijā rekomendētajām 5–10 t ha-1, kā arī 15 t ha-1 liela deva, lai ilgākā laika periodā testētu dažādu augsnes ielabošanas materiāla devu saistību ar veģetācijas veidošanos un koku augšanu (138. attēls). Koksnes pelni izkliedēti un iestrādāti augsnes virskārtā.
Pēc platības sagatavošanas 2017. gada maijā rindās tika stādīti koki. Līdz grāvjiem atstāta 2,5 m plata josla, attālums starp koku rindām – 3,5 m, starp kokiem rindā – 2,5 metri. Katrs variants ierīkots trīs atkārtojumos. Viena suga stādīta grāvim abās pusēs esošajās kartās, veidojot 40 x 45 m laukumus,starp kuriem bija 3 m atdalošā zona. Izmēģinājuma zonā iestādīti parastās priedes Pinus sylvestris, ārabērza Betula pendula, melnalkšņa Alnus glutinosa ietvarstādi un papeļu Populus spp. v. Vesten 1,8 mgari spraudeņi.Kartu un grāvju sagatavošana koku stādīšanai tika balstīta SIA “EnviroEnGen” sagatavotajā rekultivācijas metā kokaudžu stādīšanai Kaigu purvā (EnviroEnGen 2017), kas sagatavots, ņemot vērā konkrētās kūdras atradnes stāvokli pirms stādījuma ierīkošanas. Rekultivācijai sagatavotā kūdras lauka īpašības bija atbilstošas, lai tajā ieaudzētā mežaudze atbilstu kādam no kūdreņu meža augšanas apstākļu tipiem (Zālītis 2006). Izmantotas arī Latvijā un citās valstīs veikto kūdras ieguves ietekmēto teritoriju rekultivācijas rezultātu pētījumu atziņas (Bebre, Lazdiņa 2017). Sagādāts rekultivācijas metā aprēķinātais nepieciešamā kaļķošanas materiāla – koksnes pelnu daudzums, veikta tā mitrināšana un izkliedēšana norādītajās vietās atbilstoši rekomendētajai devai. Pelnu izkliedēšanas darbus vadīja LVMI Silava zinātniskais asistents Modris Okmanis.
Stādīšanas darbus vadīja LVMI Silava zinātniskā asistente Ieva Bebre, bet paredzēto tehnisko darbu izpildi veica SIA “Laflora”. Priedei, bērzam un melnalksnim izmantotais standartmateriāla veids bija ietvarstādi, kas ir ērti stādāmi ar lāpstām vai stādāmajiem stobriem. Tiem ir kompakta bagātinātas kūdras ietvarā iekļauta sakņu sistēma, kas tādējādi, salīdzinot citiem pieejamajiem stādmateriāla veidiem, mazāk pakļauta iežūšanas riskam (LVM, Sēklas un stādi). Papeles stādītas ar 1,8 m gariem spraudeņiem, kuri augsnē iesprausti vismaz līdz 50 cm dziļumam (Zeps u. c. 2011).
Lai pārbaudītu šādas teritorijas apmežošanas iespējas, sējot koku sēklas, 2018. gada pavasarī tika ierīkots izmēģinājums (139. attēls, 12. un 13. rinda). Sējvietas telpiski izkārtotas tāpat kā kartas, kur koki stādīti. Sēklas iegūtas no AS “Latvijas valsts meži” sēklu plantācijām. Vienā sējvietā augsnes virskārtā sētas piecas bērzu vai trīs melnalkšņu, vai trīs skujkoka (priedes vai egles) sēklas. Tomēr karstās, sausās vasaras dēļ pirmās veģetācijas sezonas beigās konstatētas tikai dīgušas priedes sēklas, tādēļ sēšanas rezultāti tiks novērtēti pēc otrās augšanas sezonas.
Koku augstuma un saglabāšanās uzmērījumi veikti katra atkārtojuma centrā. Koki mērīti visās rindās no 6. līdz 14. kokam, bet veģetācijas uzskaite veikta sešos atkārtojumos 2,5 x 3,5 m lielos laukumos starp kokiem no 9. līdz 11. kokam blakus esošo kartu 2.–5. un 1.–4. slejā (139. attēls).Veģetācijas uzskaite veikta gan 2017. gada, gan 2018. gada vasaras beigās, savukārt koku augstumi uzmērīti pēc stādīšanai sekojošās augšanas sezonas ziemā.
Izvēloties šādu veģetācijas uzskaites shēmu, abās grāvju pusēs uzmērīta veģetācija apkārt vienai un tai pašai stādītajai koku sugai. Ar šādu metodiku iespējams arī noteikt attāluma no grāvja ietekmi uz koku augstumu.Iestādītie koki veģetācijas uzskaitē netika atzīmēti.
Vismaz vienu reizi gadā veikta niedru aizzēluma izpļaušana. Citas dabiski ieviesušās augu sugas pirmajos gados netraucēja stādīto koku attīstītībai, tāpēc tās netika pļautas. Pļaušana un rindstarpu frēzēšana netika veikta arī tāpēc,lai iegūtu datus par dabiskajiem veģetācijas veidošanās procesiem,tajā skaitā apmežošanos.Stādītajiem kokiem pirms ziemas tika veikta apstrāde ar repelentiem.2019. gadā plānots veikt agrotehnisko kopšanu, saglabājot gan stādītos kokus, gan selektīvi izraudzītus kokus variantā“dabiskā apmežošanās”. Dabiskam apmežojumam un veģetāciju veidojošajiem augiem plānots noteikt biomasu un veikt pārrēķinu par biomasu laukuma vienībā atkarībā no mēslošanai izmantotās koksnes pelnu devas.
Līdz 2018. gada beigām veikti siltumnīcefekta gāzu mērījumi zem papeļu vainagiem ierīkotajās paraugošanas vietās, kur notiek niedru ieviešanās.
d
d
d
d
d
d
d
d
Rezultāti un diskusija
Pirmajos gados pēc koku stādījumu ierīkošanas nozīmīgākais rekultivācijas sekmju rādītājs ir veģetācijas seguma veidošanās un stādīto kokaugu ieaugšanās.Koku saglabāšanās, izņemot melnalksni, vērtējama kā teicama, jo saglabājušies līdz pat 96% no stādītajiem kokiem. Melnalksnim pēc stādījuma ierīkošanas lapas skeletēja alkšņu lapgrauzis Agelastica alni, kas var būt iemesls salīdzinoši sliktākam saglabāšanās rādītājam.
Neskatoties uz alkšņu lapgraužu radītajiem bojājumiem,saglabāšanās stādītajiem melnalkšņiem vērtējama kā ļoti laba (24. tabula).
Dabiski izveidojusies veģetācija
Jau pirmajā gadā pēc stādījuma ierīkošanas veidojās veģetācijas segums. Nekaļķotajās kontroles platībās bija ieviesušies tikai atsevišķi augi, bet kaļķotajās kartās veģetācija veidoja lielāku segumu,piemērs skatāms 141. attēlā.
Aizzēlumā kartu malās dominēja niedres, bet dabiskā apmežošanās visā teritorijā notika ar purva bērzu Betula pubescens un āra bērzu, priedi, parasto apsi Populus tremula, dažādām kārklu Salix spp.sugām. Zemsedzes veģetāciju veidoja pioniersugas – galvenokārt lakstaugi, bet atsevišķās vietās parādījās arī dzegužlini Polytrichum spp. (3. pielikums). Ja pirmajā gadā pēc augsnes ielabošanas platībā konstatēti 27–39 augu taksoni, tad otrajā gadā to skaits bija pieaudzis līdz 33–42. Pirmajā sezonā daudzveidīgāka veģetācija novērota slejās, kur augsnes ielabošanai izmantots 15 t koksnes pelnu uzhektāru, bet otrajā gadā – slejās, kur izkliedēts un iestrādāts 10 t koksnes pelnu uz hektāru.
2017. gadā lieko mitrumu aizvadīja kontūrgrāvji, tāpēc neraksturīgi bagātīgais nokrišņu daudzums šajā gadā nelabvēlīgi neietekmēja koku attīstību. Savukārt 2018. gada karstajā, sausajā vasarā augsnes virskārta sakarsa un izžuva, bet sezonas laikā kontūrgrāvjos bieži nebija ūdens (142. attēls). Ekstremāli sauso apstākļu dēļ vairākām lakstaugu sugām novērotas morfoloģiskas izmaiņas, kas apgrūtināja sugas noteikšanu, tādēļ taksoni noteikti tikai līdz ģints līmenim.
142. attēls. Grāvis ar fonā redzamiem papeļu spraudeņiem(fotografēts 2018. gada 24. maijā). Foto: S. Neimane.
Melnalksnis, kas raksturīgs mitrājiem, izrādījās salīdzinoši jutīgāks pret mainīgajiem meteoroloģiskajiem apstākļiem nekā citas koku sugas, tāpēc šai sugai vērojama sliktāka saglabāšanās.
d
d
Koku stādu vidējo augstumu uzskaite un augsnes agroķīmiskie parametri
Pirmās sezonas beigās, nosakot koku augstumu, bija vērojama tendence, ka papeles un melnalkšņi ir labāk auguši laukumos, kur augsnes ielabošana veikta ar 10 t ha-1 koksnes pelnu (143. attēls).
Augsnes agroķīmisko analīžu rezultāti labi ilustrē augsnē notiekošos procesus pēc pelnu iestrādes augsnē – vides skābums un Ca, Mg, K, P koncentrācija augsnē korelē ar tajā iestrādāto pelnu devu. Notiek organiskās vielas noārdīšanās kūdrā un atbrīvojas slāpeklis un citi elementi, kas kļūst pieejami augiem(25. tabula).
Otrās sezonās beigās atšķirība starp kontroles un mēslotajiem variantiem kļuva daudz izteiktāka nekā pirmajā gadā. Iespējams, tas ir saistīts ar kūdras mineralizācijas procesiem vai ietvarstādu substrātā esošo barības vielu rezervju izlietošanu. Nodrošinājums ar barības vielām pēc izstrādes atlikušajā kūdras slānī bija nepietiekams vai arī barības elementu uzņemšanu kavēja skābā vide. Visām stādītajām koku sugām bija novērojams, ka nemēslotajos laukumos koki neveido tik lielu pieaugumu kā mēslotajos un dažkārt kalst to galotnes. Pēc pirmās augšanas sezonas lielāks papeļu augstums novērots laukumos, kur tika iestrādātas 10 t ha-1 koksnes pelnu. Interesanti, ka pēc otrās augšanas sezonas vairs nepastāvēja augstuma starpība starp papelēm, kas mēslotas ar 10 t ha-1 un 15 t ha-1 koksnes pelnu (144. attēls).
Kaļķotajos parauglaukumos augošiem kokiem bija zaļākas lapas un skujas, bet kontroles platībās stādītajiem parādījās pirmās pazīmes, kas liecināja par barības elementu nepietiekamību (145. attēls).
Kontroles laukos izteikta galotņu kalšana tika novērota bērziem, tomēr tie sekmīgi izveidoja jaunus dzinumus no sakņu kakla. Stādiem ielabotajā augsnē galotnes kalta retāk, un stādi, vizuāli novērtējot,bija vitālāki un veidoja lielākus pieaugumus. Veicot augu apstrādi ar repelentiem un neveicot dabiski ieaugušās lakstaugu veģetācijas, kārklu un apšu izvākšanu, pirmajās divās sezonās izdevies stādītos kokus pasargāt no briežu dzimtas dzīvnieku postījumiem.
Ierīkotā rekultivācijas eksperimentālā izstrādātā kūdras frēzlauka platība pēc LIFE REstore projekta noslēguma kalpos kā ilgtermiņa izmēģinājumu un demonstrācijas vieta, kurā zinātnieki, sadarbojoties ar praktiķiem, varēs veikt pētījumus un popularizēt vienu no rekultivācijas paņēmieniem – apmežošanu.
Secinājumi
- Koksnes pelnu iestrāde izmēģinājuma teritorijā uzlaboja augsnes agroķīmiskās īpašības: (1)samazināja augsnes skābumu no pHCaCl2 3,5 par 0,7–0,8 vienībām uz katrām piecām tonnām izkliedētā materiāla (izmantojot 5 t ha-1 koksnes pelnu, pHCaCl2 pieauga līdz 4,2; izmantojot10 t ha-1 – līdz 4,8; bet, izmantojot 15 t ha-1 – līdz 5,9); (2) bagātināja augsni ar kalciju, magniju,fosforu un kāliju; (3) veicināja organiskajā vielā ieslēgto barības vielu atbrīvošanos –mineralizāciju.
- Koksnes pelnu iestrāde augsnes virskārtā veicināja veģetācijas veidošanos: (1) veidojās zemsedze – ieviesās lakstaugi (atkarībā no mēslošanas apjoma 33–49 taksoni); (2) uzsākās dabiskās apmežošanās process, izplatītākās koku sugas bija purva un āra bērzi, parastā priede,apse, dažādas kārklu sugas, tajā skaitā blīgzna.
- Neveicot augsnes ielabošanu, stādītie koki otrajā veģetācijas sezonā sāka dzeltēt. Vizuāli novērojamās pazīmes liecināja par makroelementu trūkumu, tāpēc šajās vietās, lai saglabātu stādījumu, nepieciešams veikt papildus barības vielu ienešanu – papildmēslošanu.
- Platībās, kurās netika ienesti papildus barības elementi, tika novērota skraja veģetācija –atsevišķi augi vai augu grupas.
- Ielabotajā stādījuma daļā koki bija vitāli, otrās augšanas sezonas beigās to augstums bija būtiski lielāks nekā nekaļķotajā kontroles daļā.
- Ņemot vērā, ka palikušās kūdras slānis bija biezāks par 30 cm un platībā veikta ūdens līmeņa regulēšana, stādījums atbilst kūdreņu meža tipu grupai. Atkarībā no stādīto un dabiski ieaugušokoku sugu sastāva nākotnē šajā platībā izveidosies šaurlapu vai platlapju kūdrenis ar tiem atbilstošo veģetāciju.
- Kūdras ieguves ietekmētu teritoriju iespējams apmežot, nepārtraucot kūdras ieguvi blakus esošajās platībās. Stādījuma ierīkošana nodrošinātu turpmāku saimnieciska labuma gūšanu,veicinātu augsnes noēnošanu un ilgtermiņa oglekļa saistīšanu koku biomasā.
- Ja pēc ierīkotā kokaugu stādījuma nociršanas kartu grāvji un kontūrgrāvji netiks apsaimniekoti,var izveidoties purvaiņiem raksturīgie augšanas apstākļi, līdz ar to veidoties purvāja vai niedrāja meža tips.
Literatūra
Bardule A., Rancāne S., Gutmane I., Berzins P., Stesele V., Lazdina D., Bardulis A. 2013. The effect of fertiliser type on hybrid aspen increment and seed yield of perennial grass cultivated in the agroforestry system. Agronomy Research 11:347–356.
Bebre I., Lazdiņa D. 2017. Izstrādātas kūdras atradnes apmežošanas rezultāti desmit gadus pēc rekultivācijas. Kūdra un sapropelis – ražošanas, zinātnes un vides sinerģija resursu efektīvas izmantošanas kontekstā. Rakstu krājums. Latvijas Universitāte, Rīga, 16–22.
EnviroEnGen 2017. Rekultivācijas mets: Kokaudžu stādīšana Kaigu purvā. SIA “EnviroEnGen” 2017, http://restore.daba.gov.lv/public/download.php?id=60.
González E., Rochefort L., Boudreau S., Hugron S., Poulin M. 2013. Can indicator species predict restoration outcomes early inthe monitoring process? A case study with peatlands. Ecological Indicators 32: 232–238.Höper H., Augustin J., Cagampan J.P., Drösler M., Lundin L., Moors E.J., Vasander H., Waddington, J.M., Wilson, D. 2008.
Restoration of peatlands and greenhouse gas balances. In: Strack M. (ed.) Peatlands and Climate Change. International Peat Society, Jyvaskyla, 182–210.
Huotari N., Tillman-Sutela E., Kubin E. 2009. Ground vegetation exceeds tree seedlings in early biomass production and carbon stock on an ash-fertilized cut-away peatland. Biomass and Bioenergy 33 (9): 1108–1115.
Huotari N., Tillman-Sutela E., Kubin E. 2011. Ground vegetation has a major role in element dynamics in an ash-fertilized cutaway peatland. Forest Ecology and Management 261 (11): 2081–2088.
Kikamägi K., Ots K., Kuznetsova T. 2013. Effect of wood ash on the biomass production and nutrient status of young silverbirch (Betula pendula Roth) trees on cutaway peatlands in Estonia. Ecological Engineering 58: 17–25.
Huotari N., Tillman-Sutela E., Pasanen J., Kubin E. 2008. Ash-fertilization improves germination and early establishment ofbirch (Betula pubescens Ehrh.) seedlings on a cut-away peatland. Forest Ecology and Management 255 (7): 2870–2875.
Hytönen J., Saarsalmi A. 2009. Long-term biomass production and nutrient uptake of birch, alder and willow plantations oncut-away peatland. Biomass and Bioenergy 33 (9): 1197–1211.
Lazdina D., Bebre I., Dūmiņš K., Skranda I., Lazdins A., Jansons J., Celma S. 2017. Wood ash – Green energy production side product as fertilizer for vigorous forest plantations. Agronomy Research 15 (2): 468–477.
LVM, Sēklas un stādi. Latvijas valsts meži. Sēklas un stādi, https://www.lvm.lv/images/lvm/Petijumi_un_publikacijas/SeklasStadi-2o12-Lv-w.pdf.
Mandre M., Pärn H., Klõšeiko J., Ingerslev M., Stupak I., Kört M., Paasrand K. 2010. Use of biofuel ashes for fertilisation of Betula pendula seedlings on nutrient-poor peat soil. Biomass and Bioenergy 34 (9): 1384–1392.
Nikodemus O., Kārkliņš A., Kļaviņš M., Melecis V. 2008. Augsnes ilgtspējīga izmantošana un aizsardzība. LU Akadēmiskaisapgāds, Rīga, 256 lpp.
Ots K., Tilk M., Aguraijuja K. 2017. The effect of oil shale ash and mixtures of wood ash and oil shale ash on the above- andbelowground biomass formation of Silver birch and Scots pine seedlings on a cutaway peatland. Ecological Engineering108: 296–306.
Sottocornola M., Boudreau S., Rochefort L. 2007. Peat bog restoration: Effect of phosphorus on plant re-establishment.Ecological Engineering 31 (1): 29–40.
Woziwoda B., Kopeć D. 2014. Afforestation or natural succession? Looking for the best way to manage abandoned cut-overpeatlands for biodiversity conservation. Ecological Engineering 63: 143–152.
Zālītis P. 2006. Mežkopības priekšnosacījumi. LVMI Silava, 217 lpp.Zeps M., Smilga J., Lazdiņa D., Lazdiņš A. 2011. Īscirtmeta papeļu plantācijas bioenerģijas un apaļkoksnes ieguvei. LVMI Silava.
