Skogens kolbalans ur ett klimatperspektiv

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Skogens kolbalans ur ett klimatperspektiv"

Rut Eliasson
för 8 år sedan
Visningar:

1 Skogens kolbalans ur ett klimatperspektiv Anders Lindroth Institutionen för naturgeografi och ekosystemanalys Lunds universitet Sölvegatan 12, Lund ,

universitet Sölvegatan 12, 22362 Lund 046-2220474, 070-5738633

2 Kolflöden i skogsekosystem Bruttofotosyntes (GPP) NEE (-) (+) (+) Autotrof Respiration (Ra) Heterotrof Respiration (Rh) Förnafall Rotförna Markkol DOC = Partikelflöde = Gasflöde 2 Anders Lindroth, Lunds universitet

3 Definitioner NEE = Nettoutbyte = GPP + Reko GPP = Bruttofotosyntes Reko = Total respiration = Rh + Ra Teckenkonvention: Negativt = Nedåtriktat flöde Positivt = Uppåtriktat flöde Negativt NEE = nettoupptag av CO2 i skogen Positivt NEE = utsläpp av CO2 från skogen 3

Teckenkonvention: Negativt = Nedåtriktat flöde Positivt =

4 Hur kan man mäta ett ekosystems kolbalans? Traditionellt (kolförrådsmätning): C = Mängd C (t) - Mängd C (t+10 år) (Klave, spade, provcylinder, labanalyser) Ny teknologi (gasutbytesmätning): C = NEE = w c Där w = vertikal vindhastighet, c = CO 2 koncentration (Ultrasonisk anemometer, gasanalysator, dator, in situ) 4

spade, provcylinder, labanalyser) Ny teknologi (gasutbytesmätning): C = NEE =

5 Metoden som vi använder baseras på mikrometorologiska teorier och kallas eddy covariance -metoden (EC) EC är en fjärranalysmetod med vilken vi kan mäta samtliga kolförrådsförändringar i hela ekosystemet inklusive mark och markvegetation Vind Vertikalt flöde 5

fjärranalysmetod med vilken vi kan mäta samtliga

6 Exempel på mätuppsättning Mogen skog i Norunda, Uppland Trädhöjd 28 m Mäthöjd 33 m 6

7 Exempel på mätuppsättning: Hygge, Skyttorp, Uppland Mäthöjd 5 m (Ansvarig A. Grelle, SLU) 7

8 Gasanalysator CO 2 (5 Hz) Pump 8-10 l/min Massflödesregulator 8

9 EC metoden ger kontinuerliga data med 30 minuters tidsupplösning Net ecosystem CO 2 flux (mg m -2 s -1 ) Mean daily NEE (g C m -2 d -1 ) Kontinuerliga mätningar ger dygnssummor Half-hour no Day no. Cumulated NEE (g C m -2 ) Utsläpp till atmosfären Upptag från atmosfären Col 8 Half hourly CO2 fluxes (mg/m2/s) Plot 1 Mean Day no. Summering över tid = årets resultat 9 Anders Lindroth, Lunds universitet

10 Exempel på årsbalans från ett 30-årigt tallbestånd i Asa, Småland Asa Cumulated fluxes (g C m -2 ) Net flux Respiration Gross uptake Reko NEE GPP Day no. 10 Anders Lindroth, Lunds universitet

0-500 -1000 Net flux Respiration Gross uptake Reko NEE GPP -1500

11 NEE från vårt Nordiska Center of Excellence, NECC 11

12 Summary all existing sites Annual NEE (g C m -2 y -1 ) Disturbance by mother nature (windthrow) Disturbance by management (clearcut) Coniferous forests Mires Deciduous forests Grassland Cereals Short-rotation forests Site Ranking number 12

management (clearcut) Coniferous forests Mires Deciduous forests Grassland

13 Sveriges kolbalans baserat på uppskattningar av NEE Ca 29 M ton C (modell, fluxdata, inventeringsdata) 1 18 M ton C = 1 Lagergren et al., 2006 Ecosystems. 9: M ton C ( 40 M ton CO 2 jfr. Sveriges totala emission av CO2 65 M ton CO2) 13 Anders Lindroth, Lunds universitet

, 2006 Ecosystems. 9: 894-908. 11 M ton C ( 40 M ton CO 2 jfr.

14 NEE som funktion av beståndsålder vid kalhyggesbruk Utsläpp Nettoupptag (g C m -2 år -1 ) Medelupptag Potential Upptag Beståndsålder (år) Beståndsålder (Lindroth et al, 2009 Global Change Biology 15: ) 14

Medelupptag Potential Upptag -300 0 20 40 60 80 100

15 Ålderskurvan visar att det finns en stor potential att öka medelupptaget över omloppstiden (medel endast ca 50% av max). Några tänkbara åtgärder: - undvika förlusterna i början genom att undvika kalavverkning där förhållandena i övrigt så tillåter (återbeskogning måste säkras) - reducera förlusterna genom skonsammare markberedning (Asa-metoden?) 15

Några tänkbara åtgärder: - undvika förlusterna i början genom att undvika kalavverkning

16 Hur påverkas NEE av gallring? 1. Trädskiktets bladyta minskar borde resultera i minskat GPP 2. Ljusklimatet i beståndet förbättras vilket ger kvarvarande kronor och markvegetationen ökad ljustillgång borde kompensera en del för den minskade bladytan och därmed reducera minskningen av GPP 3. Avverkade trädens rotsystem börjar att brytas ner, snabbt för finrötter och mykorhizza och långsammare för grövre rotfraktioner/stubbar borde resultera i ökad Rh 4. Avverkade trädens autotrofa respiration upphör borde resultera i minskad Ra 5. Markskador efter avverkningen borde leda till ökad Rh 6. Ökad tillgång på organiskt material i marken vilket ger ökad näringsfrigörelse och därmed ökad N-halt i blad i krona och markvegetation borde leda till ökad fotosyntes och därmed ökad GPP samt minskad Ra Slutsats: Flera faktorer som verkar i olika riktningar både för fotosyntesen och för respirationen svårt att dra en entydig slutsats för hur detta sammantaget påverkat NEE 16

Avverkade trädens rotsystem börjar att brytas ner, snabbt för finrötter och mykorhizza och långsammare för grövre rotfraktioner/stubbar borde resultera i ökad Rh 4.

17 Exempel 1: Vesala et al., 2005, Global Biogeochemical Cycles, 19, doi: /2004gb Tallskog Finland, etablerad 1962, 8 m 3 /ha/år, grundyta 24,3 m 2 /ha, gallring 26% Resultat: Ingen nettoeffekt på varken avdunstning eller NEE. Ökad fotosyntes hos markvegetationen kompenserade nästan fullt ut för minskat upptag i kronan. Ingen nettoeffekt på Reko. Jämförelse NEE mot PAR för ogallrade (fyllda symboler) och gallrade (ofyllda): a, samma yta olika före/efter gallring och b, gallarde resp ogallrade sektorer 17

på varken avdunstning eller NEE. Ökad fotosyntes hos markvegetationen kompenserade nästan fullt ut för minskat upptag i kronan.

18 Exempel 2: Lindroth et al., pågående studie i Norunda Tall/granskog Sverige, etablerad 1900, 5 m 3 /ha/år, grundyta 41,7 m 2 /ha, gallring ca 25% Resultat: Ingen nettoeffekt av gallring på total ekosystemrespiration två första månaderna efter gallring; liten minskning av GPP Övre: Reko mot temperatur före (svart) och efter (rött) gallring Nedre: NEE mot PAR före och efter gallring 18

2 /ha, gallring ca 25% Resultat: Ingen nettoeffekt av gallring på total ekosystemrespiration två

19 Exempel 3: Lagergren et al., 2008 Forest Ecology and Management, 255, Tall/granskog Sverige, etablerad 1952, 6 m 3 /ha/år, grundyta 29,1 m 2 /ha, gallring 24% Resultat: Transpirationen minskade första året efter gallring med ca 25% utom vid torka då den överskred den ogallrade ytans transpiration. Andra året efter gallring hade den gallrade ytan 20% högre transpiration än den ogallrade. Slutsats: GPP minskade något direkt efter gallring men blev därefter högre än den ogallrade ytan. Inga respirationsmätningar gjordes. Kvot mellan transpiration (proxy för fotosyntes) gallrad/ogallrad yta första 1999) respektive andra (2000) året efter gallring. 1999a resp 1999b samma data, olika skalor. 19

första året efter gallring med ca 25% utom vid torka då den överskred den ogallrade ytans transpiration.

20 Exempel 4: Granier et al., 2008, Annals of Forest Science, 64, DOI: /forest: Bokskog Frankrike, etablerad 1965,? m 3 /ha/år, LAI 4,8 7,6, gallring 23-26% biomassa 1500 annual fluxes g C m-2 yr NEE GPP Reco Resultat: Ingen detekterbar effekt av gallring på någon av komponenterna. Mellanårsvariationen större än effekten av gallring Resultat av 11 års fluxmätningar i Hesse. NEE uppdelat på komponenter. Röda linjer indikerar gallringstillfälle. 20

detekterbar effekt av gallring på någon av komponenterna. Mellanårsvariationen större än effekten av gallring.

21 Jämförelse hygge hyggesfritt 1 ton C/år ton C/år ha 1-1 Opåverkad -0,8 25% uttag ha 2-1 Opåverkad -0,8 25% uttag ha 3-1 Opåverkad -0,8 25% uttag ha 4 2 Kalhygge -0,8 25% uttag Totalt 4 ha -1-3,2 1 Antagande: Ett biomassauttag om 25% minskar nettoupptaget med 20% (Det skulle krävas 75% minskning av NEE för att nå break even ) 21

22 Slutsatser Fåtal studier visar att effekten av gallring på nettoutbytet av CO 2 är liten. Detta antyder att ett kontinuitetsskogsbruk på lämpliga marker kan vara ett alternativ till kalhyggesbruk Fler studier av hela ekosystemets utbyte av CO 2, och hur detta beror av olika typer av skötselåtgärder behövs 22

Relevanta dokument

Klimatnyttan av att använda bioenergi - hur ska vi se på källor och sänkor?

Klimatnyttan av att använda bioenergi - hur ska vi se på källor och sänkor? Anders Lindroth Institutionen för geo- och ekosystemvetenskaper Lunds universitet anders.lindroth@nateko.lu.se www.lucci.lu.se