Kva veit vi om karbonbindinga i skog, og kva betyr det for skogsforvaltinga?

Transkript

1 Kva veit vi om karbonbindinga i skog, og kva betyr det for skogsforvaltinga? O. Janne Kjønaas, Gro Hylen, Ryan Bright, Jørn-Frode Nordbakken, Tonje Økland, Teresa G. Bárcena, NIBIO; Carlo Aall, Vestlandsforskning Foto: O.Janne Photo: Kjønaas Isabella Børja Foto: O. Janne Kjønaas Foto: O. Janne Kjønaas Foto: O.Janne Kjønaas

2 Skogplanting som klimatiltak: Øke årlig opptak av CO 2 og øke langtidslagring av C i skogøkosystemet Norge Rogaland, Hordaland, Sogn og Fjordane, Møre og Romsdal Kilder: Landsskogtakseringen: Volum og tilvekst. Avvirkning industri: SSB Klimagassregnskapets netto utslipp av CO 2 fra gran i 2015 i Vestlandsfylkene skyldes omfattende hogst. Mye av skogen som hogges er relativt unge bestand i en god vekstfase med potensiale for fortsatt høy C- akkumulering

3 C i skogsjord: * potensielt store lagre i uforstyrret jord * karbon i jord kan være svært gammelt år Karbonlager (kg C m ²) Tropisk skog "Temperate" skog Boreal skog Myr Tropisk savanne "Temperate" prærie Vegetasjon Jord Ørken og semiørken Tundra Landbruk C i humus (kg/m2) år år år 0.72 Wardle et al C 14 aldersdatering av jord i granbestand på Nordmoen antyder en alder på organisk materiale opp mot 4700 år i dypere mineraljordsjikt The Royal Society, 2001 Kjønaas and Clarke, unpubl. data

4 Endringer i jordkarbonlagre knyttet til treslagsskifte: Syntese av 24 studier viser en tydelig endring av C lageret i jorda ved treslagsskifte Endringer på opp mot % i humussjiktet og opp mot 40-50% i mineraljorda Endringene kan skyldes en omfordeling mellom humussjikt og mineraljorda mer enn en endring i totalt C lager. Enkelte arter kan bidra til høyere lagring av C i stabil form i mineraljordsjiktet Sammenlikning av C lagre i et 40-årig bestand av gran, furu og bjørk («common garden experiment») Økt lager av C i jorda under gran i forhold til furu og bjørk hovedsakelig i det organiske sjiktet Kjønaas, Bárcena and Hylen, CAR-ES Feb

5 Forskningsrådsprosjektet BalanC: Virkninger av økt granplanting på karbonbalansen i skog på Vestlandet ( ) Formål: Undersøke de totale effektene av å erstatte stedegen bjørkeskog med rasktvoksende norsk gran som har et større potensial til å binde karbon, gjennom å kvantifisere : endringer i karbonlageret i skogen på bestandsnivå endringer i prosesser som påvirker lagring og tap av karbon nedbrytning av organisk materiale, jordkvalitet, mikrobiell funksjonsdiversitet i jorda effekten av treplanting på refleksjon av sollys - albedo (og evapotranspirasjon) substitusjonseffekter for treprodukter Foto: O. Janne Kjønaas Foto: O. Janne Kjønaas

6 Forsøksfelt * Bistand fra Skogforvaltningen til å finne aktuelle felt * Fem lokaliteter på Vestlandet * Parallelle bestand naturlig bjørk og plantet gran Molde Ørsta Stranda Jølster II Jølster I Foto: O.Janne Kjønaas Foto: O.Janne Kjønaas Lokalitet Exposition Bestandsalder Bonitet (H 40 ) Jordtype (total alder) kornfordeling Bjørk Gran Bjørk Gran Jølster I Nord (60) B11 G26 Siltig sand Jølster II Nord (45) B11 G25 Siltig sand Ørsta Nordøst (60) B11 G25 Siltig sand Stranda South 66 5 /73 3 / (45) B11 G20/G25 2 Siltig sand Molde South (45) B8 3 /B11 G25 Siltig sand Foreløpige bestandsdata

7 C akkumulering i BIOMASSE: Treslagssskifte som klimattiltak bygger på en rapport av Haugland et al (2013) som beregnet et økt opptak av CO 2 på mellom 50.4 til 68.6 tonn CO 2 da -1 over en rotasjonsperiode ved å erstatte stedegen lauvskog med gran i områder med middels til høy produktivitet. Foto: O. Janne Kjønaas Foreløpige resultater fra BalanC antyder at at C akkumuleringen i levende biomasse er i den samme størrelsesorden som Haugland et al (2013). Det er imidlertid stor variasjon mellom enkelte av lokalitetene Foto: O. Janne Kjønaas

8 C lagre og C akkumulering i JORDA: Foreløpige resultater antyder et relativt likt og stabilt C lager ned til 1 m jorddybde Fordeling av C i ulike sjikt varierer mellom ulike lokaliteter Resultatene antyder en omfordeling av C fra mineraljorda til humussjiktet i granbestandene Omfordelingen forventes å påvirke stabiliteten av det organiske materialet i jorda Foto: O. Janne Kjønaas

9 C-lageret i jorda styres av balansen mellom tilførsel og nedbrytning av organisk materiale Både mengde strø og strøets kvalitet er av betydning for C lageret Resultater fra granbestand med ulik alder på Nordmoen viser en variasjon i strømengde fra trær og bunnvegetasjon over en rotasjonsperiode Foreløpige resultater fra BalanC viser betydelig høyere bunnvegetasjonsbiomasse bjørk enn under gran Strøet fra bunnvegetasjonen og lauvet og nålene fra trærne påvirker nedbrytningen Foreløpige resultater fra nedbrytningsforsøk i laboratoriet under like forhold viser høyere nedbrytning av jordkarbon under bjørk enn under gran i humussjiktet og øvre (0-5 cm) mineraljorda. Dette forventes å påvirke stabiliteten av det gjenværende organiske materialet i jorda

10 Nedbrytningen av organisk materiale i jorda styres også sterkt av klimatiske faktorer som temperatur og fuktighet Jordrespirasjon og nedbrytning av organisk materiale øker med økende temperatur Temperaturdata fra de parallelle bestandene av bjørk og gran viser lavere temperatur i gran relativt til bjørk i vekstsesongen Forskjellen i temperatur er forventet å bidra til en øk C akkumulering i humussjiktet under gran men hva skjer ved hogst?

11 FORVALTNING: Effekter av snauhogst på jordas C lager Det finnes ingen langtidsstudier som omhandler effekter av hogst på jordas C lager i Norge En internasjonal metaanalyse som omfattet 432 studier i tempererte skogøkosystem viser til dels høge tap fra humussjiktet i podsoljordsmonn (som er typiske for Norge), og betydelig høyere tap fra humussjiktet enn fra mineraljorda C-lager C-lager C-konsentrasjon Year Nave et al,

12 FORVALTNING: Effekter av hogstform/hogstavfall på jordkarbon Foreløpig resultater fra prosjektet ECOBREM viser høyere nedbrytning i humussjikt og mineraljord 2. år etter hogst i jord fra felt som ikke har fått tilført noen form for hogstavfall sammenliknet felt som har fått tilført hogstavfall. Dette antyder økt tap av karbon fra jorda ved heltredrift. Resultatene er i overenstemmelse med foreløpige resultater fra en METAanalyse av effekter av uttak av hogstavfall i Nordisk Baltiske land (under utarbeidelse) Divisjon Miljø og naturressurser, temadag om jord

13 BalanC: Foreløpig konklusjon for trær og jord Den årlige C-akkumuleringen i skogøkosystemet er hovedsakelig knyttet til opptak i trærnes biomasse Det totale C-lageret i jorda viser minimal endring som følge av treslagsskifte. Dette lageret er bygget opp i perioden siden siste istid. Stabil lagring av karbonet i jorda er avgjørende for nivået av CO 2 i atmosfæren Forvaltning av C lagrene både i treprodukter og i jorda er viktig for den langsiktige C balansen

14 ALBEDO - tilbakestråling av varme til atmosfæren Albedo i Fennoskandisk løvskog er Variasjon om vinter i barskog er sterk avhengig av høyere enn i furu- og granskog i snømengden i kronen måneder med snø Birch Pine Spruce Kuusinen et al.,

15 ALBEDO: Fennoskandisk løvskog har høyere albedo («DHR») enn både furu- og granskog også i måneder uten snø Broadleaved (by development class) Pine (by development class) Spruce (by development class) Bright et al., JGR, Forthcoming Biomasse Bladareal Kronedekke Lukes et al., Rem. Sen. Env.,

16 Albedo ALBEDO BalanC Empiriske modellering av albedo som funksjon av: Areal/skog type Bestandsstruktur (Volum, bonitet, biomasse) Lokal klima (temp., nedbør, snødekke) Areal + skog kart «Linear spectral un-mixing regression» Høyopplysning areal/skog kart og klimamålinger fra bestandene kombineres med lav oppløselig fjernmålt albedo Fjernmålet albedo Estimere albedoendringer over bestandenes levetid, og kvantifisere forskjell mellom bjørk og gran bestand Beregne endringen i energi balansen på topp av atmosfæren, og deretter karbonekvivalenter Endring i Overflatens ujevnhet og Evapotranspirasjon vil også påvirke endringer i lokalt klima - ekstra forskningsmål Tid (år) siden planting

17 BalanC - den totale C balansen: Hva slags skogforvaltning på Vestlandet gir lavest bidrag til global oppvarming? Netto bidrag til oppvarming en rotasjon = Skogøkosystem (C lagerendring jord + C lagerendring skog + albedoeffekt+ lokale klimatjenester) «Zero-option» + Produksjonssystem (C fra drift av skog + C fra produksjon av treprodukter) + Forbrukssystem (C fra bruk av treprodukter C innspart ved treprodukt erstatter fossilprodukt + C fra kassering av treprodukt) Fire hovedcase

18 Bruken av skogen: BalanC - analyse av 4 «cases» Produksjons- og forbrukssystemet la-stå versus høste-og-bruke bjørk versus gran lav-industrialisert versus høyindustrialisert produksjonssystem med versus uten substitusjonseffekt Policy analyser Optimalt valg av treslag Optimalt valg av treprodukter Optimal substitusjonseffekt

19 KLIMA I ENDRING: Økning i årlig middeltemperatur i perioden relativt til for de 5 lokalitetene i BalanC 30-års Jølster I Jølster II Ørsta Stranda Molde m.o.h. periode MAT - temperatur (⁰C) ,6 4,0 5,3 3,5 4,8 MAT - temperatur (⁰C) Endring ,6 0,7 0,6 0,7 0,9 Juli temperatur (⁰C) Endring ,0 1,1 1,0 1,2 1,3 Kilde: Meteorologisk institutt; Met.no 2018 Q10 Nedbrytning av organisk materiale i jord (hel linje) Q10 Netto primærproduksjon (stiplet linje) Et endret klima vil ha ulik betydning for vegetasjonen og jorda fordi følsomhet for temperaturendringer (Q10) er ulik for jord og vegetasjon, spesielt ved lave temperaturer. Ågren et al

20 Endret Klima - behov for langsiktig planlegging (og mer kunnskap.) Tiltak - skadedyr, skogbrann, treslagsvalg/treforedling? Kautz et al 2017 Biotic disturbance in Northern Hemisphere forests (insekter, patogener, herbivorer) Astrup et al A sensible solution for the boreal forest: «Å redusere risikoen for skogbrann ved å øke andelen lauvtrær er en oversett strategi for skadebegrensning med mange fordeler.» Andreassen; i Kjønaas et al 2017 Kan kulturskog av andre treslag potensielt binde store mengder C?

21 Foreløpige konklusjoner - treslagsskifte Hva vet vi: Plantet gran øker opptak av CO 2 i biomassen, men omfanget varierer Liten endring i total C-lager i jord; omfordeling av C til humussjiktet Hva vet vi enda ikke: Effekter på jordstabiliteten, mikroflora og fauna, og andre nøkkelfaktorer som styrer C lagre i jord Effekt av albedo, og substitusjonseffekter av trevirke Netto C balanse ved skogplanting Hva trenger vi å vite mer om: Effekter av tiltak under endret klima: skadedyr og skogbrann, «kulturlauvtrær», skogskjøtseleffekter på jord-c, mm BETYDNINGEN FOR SKOGFORVALTNINGEN ER FORELØPIG UKJENT

22 Takk for oppmerksomheten! Photo: O.Janne Kjønaas Photo: O.Janne Kjønaas Foto: O.Janne Kjønaas Photo: O.Janne Kjønaas