Kolet, klimatet och skogen. Skogsklädda torvtäckta marker

Transkript

1 Kolet, klimatet och skogen Skogsklädda torvtäckta marker

2 LUSTRA är ett forskningsprogram som är inriktat mot problemet med ökningen av växthusgaser i atmosfären. Syftet är att ta fram ett vetenskapligt underlag som stöd, dels för beslut om markanvändning och skogsskötsel och dels för Sveriges internationella rapportering av kolsänkor. LUSTRA finansieras av MISTRA Stiftelsen för miljöstrategisk forskning. MISTRA, finansierar breda, långsiktiga forskningsprogram som bryter disciplin gränser. Forskningsresultaten ska komma till praktisk an vändning inom företag, förvaltningar och frivilligorganisa tioner för att bidra till att lösa centrala miljöproblem. Grundform, original: Bo Bergkvist, LU Redaktion: De resultat som redovisas i den här broschyren har publicerats vetenskapligt av LUSTRA:s forskare. En fullständig sammanställning av dessa publikationer finns på LUSTRA:s hemsida: Texterna i den här broschyren har sammanställts och redigerats av Bo Bergkvist. De har faktagranskats av Leif Klemedtsson och Mats Olsson. Foton: Mats Olsson, Ann-Sofie Morén. Illustrationer: Ann-Sofie Morén Tryck: SLU/Repro 2007 Upplaga: 600 ex. Papper: FSC-märkt papper från Color Copy, 120 gram. ISBN: Forskare och doktorander som deltagit i LUSTRA:s fas två SLU, programvärd (hemsida: telefon: ) Bertil Andersson Stefan Andersson Dan Berggren Kleja Erik Ericsson, Energimyndigheten Mats Fröberg Achim Grelle Riitta Hyvönen Maj-Britt Johansson Tord Johansson Erik Karltun Ola Langvall Lars Lundin Hooshang Majdi Torbjörn Nilsson Jan-Erik Nylund Mats Olsson Tryggve Persson Lars Rosenqvist Johan Stendahl Göran Ågren Göteborgs universitet (hemsida: telefon: ) Maria Ernfors Leif Klemedtsson Josefine Norman Per Weslien KTH (hemsida: telefon: ) Per-Erik Jansson Magnus Svensson Linköpings universitet (hemsida: telefon: ) Karin von Arnold, Skogsstyrelsen Lunds universitet (hemsida: telefon: ) Bo Bergkvist Anders Lindroth Mittuniversitetet (hemsida: telefon: ) Leif Gustavsson 2

3 Innehåll Hur vi använder de skogsklädda torvtäckta markerna är avgörande Högt grundvatten har skapat stora kollager i torvtäcket Så funkar det på skogklädda torvmarker Lustgas var är det ett problem? Vattenreglering växthusgaser Vattenreglering - skogsproduktion Hur ska vi hantera de dikade skogsmarkerna

4 Skogsklädda torvtäckta marker Hur vi använder de skogsklädda torvtäckta markerna är avgörande Ambitionen med det nationella och internationella klimatarbetet är att minska den mänskliga påverkan på klimatet. Det är en uppgift som kräver kunskaper på en rad områden, såväl samhälls- som naturvetenskapliga. Arbetet inom LUSTRA har helt legat inom det naturvetenskapliga området där syftet varit att ta fram ett vetenskapligt underlag som stöd, dels för beslut om markanvändning och skogsskötsel och dels för Sveriges internationella rapportering av kolsänkor. Eftersom det finns stora kunskapsluckor när det handlar om kolet i skogsmarken har det mesta av LUSTRA:s resurser satsats främst på att öka förståelsen av avgång och upptag av kol i skogsmark. Avgång sker bl a som koldioxid eller metan medan inlagring sker t ex som förna eller humus. Men även växthusgasen lustgas (dikväveoxid) från dikad skogsmark har studerats. Det är av grundläggande betydelse att vi kan beskriva och mäta sammanhangen för att kunna se och förstå det som händer i naturen, som ett resultat av klimatförändringarna är. Ökar eller minskar kolförråden i marken idag? Vad händer med kolförråden i framtiden och hur påverkar det klimatet? Detta är exempel på grundläggande frågor som LUSTRA arbetat med. Ännu mer grundläggande är att förstå vissa processer i marken. Det här är en broschyr av tre där vi berättar om resultat från vår forskning. För att resultaten ska ha någon mening sätts de naturligtvis in i sitt sammanhang. Därför innehåller broschyrerna mer kunskaper än bara rena LUSTRAresultat. I den här broschyren fokuserar vi på vilken betydelse de skogsklädda dikade torvmarkerna har för avgång och upptag av växthusgaser. Kännetecknande för dessa marker är att de har eller har haft hög grundvattenyta så att torv har kunnat ansamlas. Dessa marker utgör en betydande del av Sveriges samlade skogsmarksareal och avgången av växthusgaser från dikad mark kan vara hög. Frågan om hur dessa marker skall användas och skötas är komplex. Många av de svenska miljökvalitetsmålen berör dessa marker. De har ofta hög skogsproduktion och i många fall höga skyddsvärden med 4

5 avseende på biologisk mångfald, samt betydelse för det avrinnande vattnet och dess egenskaper. Torvmarkerna nyttjas också för täkt av energi- och odlingstorv med implikationer för växthusgaser. Denna broschyr om Skogklädda torvmarker kan med fördel läsas parallellt med de andra broschyrerna från LUSTRA. En broschyr som behandlar grundläggande processer om växthusgaser och hur kol cirkulerar från atmosfär via växt till marken och tillbaka till luften (Kolet, klimatet och skogen - Så funkar det). Vi beskriver också hur man mäter och studerar cirkulationen. Fokus ligger naturligtvis på marken men för att förstå hur kol hamnar i marken och vart det tar vägen när det lämnar marken måste man känna till hela kretsloppet. I ytterligare en broschyr beskriver vi bland annat hur skogsbruket påverkar klimatet och förklarar varför användning av skogens produkter är det bästa sättet att nyttja skogen för att om möjligt bromsa klimatförändringarna (Kolet, klimatet och skogen Så kan skogsbruket påverka). De flesta av resultaten i de här broschyrerna är hämtade från LUSTRA:s mätningar i 40-årig granskog på tre platser i Sverige: Asa i Småland, Knottåsen i Gästrikland och Flakaliden i Västerbotten. Platserna liknar, bortsett från klimatet, varandra och representerar den vanligaste typen av svensk skogsmark: morän. Årsmedeltemperaturen i Flakaliden är 1,2 ºC, i Knottåsen 3,4 ºC och i Asa 5,5 ºC. På varje plats har vi gjort mätningar på mark med tre olika fuktighetsklasser: torr, frisk respektive fuktig (se Kolet, klimatet och skogen - Så funkar det). Vår förhoppning är att broschyrerna kommer till användning i många olika sammanhang: Av tjänstemän och rådgivare vid skogs- och naturvårdsmyndigheter som vill uppdatera sina kunskaper. Av gymnasie- och högskolelärare som söker inspiration till sin undervisning. Av gymnasieelever och högskolestudenter som skriver fördjupnings- och examensarbeten om klimatförändringar. Bo Bergkvist och Mats Olsson, LUSTRA 5

6 Skogsklädda torvtäckta marker Högt grundvatten har skapat stora kollager i torvtäcket Av alla marker, är det de med hög grundvattenyta som har ansamlat mest kol, och då i form av torv. Detta gäller Sverige såväl som internationellt. Denna ansamling beror på att nedbrytningen är mycket långsam på grund av syrebrist, medan däremot tillförsel av organiskt material fortgår. Uppbyggnaden av torven har ägt rum under flera tusen år och pågår alltjämt i orörda myrar. Trots denna kolansamling utgör många myrar källor till växthusgaser. Det beror på att en liten mängd av det genom fotosyntesen upptagna kolet avgår som metan och att denna gas har stor klimateffekt, ca 20 ggr större än den som koldioxid har. I Sverige har under ett par hundra år våta och torvbevuxna marker dikats och tagits i anspråk för skogs- eller jordbruksproduktion. När marken dikas växer träden bättre och produktionen av trädbiomassa ökar. Samtidigt ökar nedbrytningen av torven som därigenom oxideras till koldioxid av mikroorganismerna i marken. De dikade myrarna som omförts till skogs- eller åkermark avger därför i de flesta fall mer kol som koldioxid från nedbrytning än vad som tillförs marken som förna eller humus. De dikade torvmarkerna nettoavger således koldioxid och är inga sänkor, utan tvärtom källor. Klimatförändringar eller mänskliga åtgärder med inverkan på grundvattenytans läge kan få stora effekter på de blöta markernas upptag eller avgivande av växthusgaser. Fakta - Kol eller koldioxid? Ibland anges växthusgasflöden som mängd kol (C) och ibland som koldioxid (CO 2 ). Omräkningsfaktorn från kol till koldioxid är 3,7. Det betyder att 1 kg kol motsvarar 3.7 kg koldioxid, eller omvänt 1 kg koldioxid innehåller 0,27 kg kol. Dikad skogsmark på torv Sverige har 10 miljoner hektar (ha) torvtäckt mark. Av dessa är 5 miljoner ha produktiv skogsmark. Sedan 1850 har mer än 1,5 miljoner ha torvmark dikats med syfte att producera skog i Sverige. Av dessa är ha fortfarande impediment (ej produktiv skogsmark). Förekomsten av dikad skogsmark på torv varierar mellan olika delar av Sverige (Figur 1) Markavvattning (dikning) är en åtgärd med syfte att varaktigt sänka grundvattennivån i ett område för att gynna skogsproduktionen. För sådan dikning krävs tillstånd från länsstyrelsen. Tillstånd ges bara om synnerliga skäl föreligger. Ett sådant skäl kan vara att dikningen kompletterar redan befintliga dikessystem. Tillstånd ska enligt Naturvårdsverket ges restriktivt och endast om området saknar betydelse från naturvårdssynpunkt. Skyddsdikning har ett temporärt syfte, att avvattna under skogsföryngringsfasen. Skyddsdikning är inte tillståndspliktig, men ska anmälas till skogsvårdsstyrelsen (Skogsvårdslagen 14 ). Dikesrensning, dvs rensning av befintliga diken till samma djup och lägre kräver inget tillstånd. Om rensningen är omfattande ska den dock anmälas till skogsvårdsstyrelsen för samråd. Skogsmark Mark som är lämplig för virkesproduktion och som inte i väsentlig utsträckning används för annat ändamål. Marken anses lämplig för virkesproduktion om den kan producera mer än en skogskubikmeter per hektar och år. (Skogsvårdslagen 2 ) Sumpskog Trädbärande blöt mark där träden (i moget stadium) har en medelhöjd på minst 3 meter, och trädens krontäckningsgrad är minst 30 procent. Även trädbestånd på fuktig mark kan räknas till sumpskog om fuktighetsälskande arter täcker minst hälften av befintligt fält- eller bottenskikt. Torvmark Mark med torv under markytan, där torvens mäktighet uppgår till mer än 30 cm. Om torvens mäktighet är mindre eller saknas räknas marken som fastmark. Våtmark är enligt våtmarksinvente- ringens (1991) definition sådan mark där vatten till stor del av året finns nära under, i eller strax över markytan, samt vegetationstäckta grunda vattenområden med vegetation som myrar, sumpskogar, fuktängar, fukthedar, mader och vassar. Figur 1. Andel dikad skogsmark på torv i Sverige av totala skogsmarksarealen. 6

7 Så funkar det på skogklädda torvmarker Skogen är viktig i växthusgassammanhang på grund av dess förmåga att binda koldioxid i mark och i trädbiomassa. Alla skogar är dock inte sänkor för koldioxid. Mätningar, bland annat i Sverige, tyder på att dikade skogar kan vara källor. När marken dikas och grundvattenytan sjunker blir det organiska material mer tillgängligt för nedbrytande mikroorganismer. Avgången av koldioxid från marken ökar då kraftigt. Allteftersom det organiska materialet bryts ned så sjunker marknivån. Efter en dikning blir markerna med tiden allt blötare igen. Detta beror dels på att markytan kommer närmare grundvattenytan på grund av att marken sjunker ihop, men också på grund av att dikena blir mindre effektiva eftersom de fylls igen med nedfallande barr och grenar. Fakta Skogsbruket påverkar tre växthusgaser De växthusgaser som skogsbruket påverkar är främst koldioxid, lustgas och metan. Koldioxid (CO 2 ) ingår i kretsloppet mellan atmosfär och biosfär. Genom upptag och lagring i biomassa, som torv eller som humus i marken reduceras halten temporärt i atmosfären. När biomassan eller torven bryts ned återgår koldioxiden till atmosfären och kretsloppet är slutet. Lustgas (N 2 O) bildas framför allt genom reduktion av nitrat i syrefattig miljö. Särskilt mark som är bördig, har högt kväveinnehåll och har temporärt hög vattenhalt t ex vissa sumpskogar kan avge stora mängder lustgas. Även metan (CH 4 ) bildas i syrefattig miljö, t ex i torvmossar. Metan är som växthusgas cirka 20 ggr mer effektiv än koldioxid och lustgas är cirka 300 ggr mer effektiv. För att kunna jämföra gaserna med varandra kan man multiplicera mängden av varje enskild gas med dess GWP-faktor (GWP=global warming potential). På detta sätt räknas utsläppen av olika växthusgaser om i koldioxidekvivalenter. Vi har använt oss av en GWP-faktor på 23 för metan och 296 för lustgas. Det innebär att det krävs 23 koldioxidmolekyler för att orsaka samma uppvärmning som 1 metanmolekyl och 296 koldioxidmolekyler för att orsaka samma uppvärmning som 1 lustgasmolekyl. De växthusgaser som skogsbruket påverkar är främst CO 2, N 2 O och CH 4 7

8 Skogsklädda torvtäckta marker Dikade skogsmarker kan avge de tre växthusgaserna koldioxid (CO 2 ), metan (CH 4 ) och lustgas (N 2 O). Grundvattennivån är den viktigaste faktorn för utsläppen av koldioxid och metan (Figur 3). När grundvattennivån sjunker, utsätts torven i marken för syre och nedbrytningen av torv till koldioxid ökar. Metanavgången minskar däremot vid lägre grundvattennivå. Lustgasavgången gynnas däremot främst av en hög kvävetillgång. Tillgången av kväve (N) ska ses i relation till tillgången på kol (C) och uttrycks därför som C/N-kvot. En låg kvot betyder att det finns gott om kväve i relation till kol. Marker med låga C/N-kvoter har den högsta avgången av lustgas. Effekten av dikning är att avgången av koldioxid och ibland lustgas ökar, medan avgången av metan minskar. Nettoeffekten blir en ökad avgång av växthusgaser från marken, uttryckt som koldioxidekvivalenter. Detta kompenseras mer eller mindre av att den ökade skogsproduktionen tar upp koldioxid genom fotosyntesen. Trots upptaget av koldioxid i biomassa kan dock hela ekosystemet (skog och mark) i vissa fall bli en källa för växthusgaser efter dikning. Storleken på växthusgasflödena beror på klimatzon, skogens produktivitet, trädslag och grundvattennivå. Med hjälp av bakgrundsinformation från de nationella inventeringarna av skog och skogsmark, Riksskogstaxeringen och Markinventeringen, har Sveriges samlade upptag och utsläpp från dikade skogsmarker på torv beräknats. Eftersom de olika gaserna är olika starka växthusgaser har de räknats om till att motsvara koldioxid (d v s koldioxidekvivalenter se fakta). De totala växthusgasflödena, uppskalade till nationell nivå, visar att den svenska Figur 1. Vid låg grundvattennivå ökar koldioxidavgången (övre), medan metanavgången minskar (nedre). Värden är angivna per hektar och år. Tabell 1. De totala växthusgasflödena uppskalade till Sveriges nivå för de dikade skogsmarkerna. *Den högre siffran är resultatet av uppskalningen baserad på de nya rönen om sambandet mellan lustgasavgång och markens C/N-kvot (se nedan), och den lägre om den baseras på äldre siffror som grundas på om lustgasavgångens beroende av trädslag och produktivitet. Flöde Koldioxidekvivalenter (miljoner ton koldioxid per år) Upptag av koldioxid (CO 2 ) 10,8 Avgång av koldioxid (CO 2 ) -10,8 Avgång av metan (CH 4 ) -0,1 Avgång av lustgas (N 2 O) -0,7/1,4* Balans -0,8/-1,5 8

9 dikade skogen på torv är en källa (Tabell 1). Inom LUSTRA-programmet har vi undersökt vilka indikatorer som påverkar om skog på torv är källor eller sänkor för växthusgaser. Även om den dikade skogsmarken i Sverige generellt är en källa för växthusgaser så gäller inte detta för alla typer av dikad skogsmark. - Vi har studerat det totala utbytet av växthusgaserna koldioxid, lustgas och metan från olika typer av dikade skogar som klassificeras som fuktiga (Figur 2). Vi valde ut ytor med olika produktivitet, från låg till hög, och med olika trädslag, gran, tall, björk och al. Vi har också mätt flödena av växthusgaser från två odikade blöta ytor, en myr och ett alkärr. Båda de odikade ytorna är nettokällor för växthusgaser. Alla tre barrskogsytorna är sänkor för växthusgaser och storleken på upptaget ökar med produktiviteten. Den dikade ytan som domineras av björk är en källa för växthusgaser medan den dikade ytan som domineras av al är en stor sänka för växthusgaser. Detta beror till stor del på att träden på björk-ytan binder in mycket mindre koldioxid än träden på al-ytan, medan koldioxidavgången från marken var ungefär lika stor på de båda ytorna. Den dikade al-ytan är över huvud taget speciell eftersom den är en så mycket större nettosänka än de andra ytorna. Den har det tunnaste torvlagret, vilket innebär att nedbrytningen blir mindre. I dag har ungefär 40 procent av Sveriges fuktiga och blöta dikade skogar ett torvlager som är tunnare än 30 cm. Våra resultat visar att den typen av ytor, alltså blöta ytor med tunt torvlager, kan vara stora sänkor för växthusgaser. De slutsatser vi har dragit av våra resultat är att dikade skogsmarker, som blivit blöta, ska skötas på ett sådant sätt att en skogsproduktion bibehålls. Grundvattennivån ska hållas på en nivå så att skogen fortfarande kan växa. Däremot tyder resultaten hitintills på att en ytterligare sänkning ökar avgången av växthusgaser från marken mer än vad det ökar trädtillväxten och därför är av ondo ur klimatsynpunkt. Figur 2. Flöden av växthusgaser till och från olika typer av dikade och odikade skogar. Enheten är kilogram koldioxidekvivalenter per kvadratmeter (Fakta). Gröna pilar som är riktade nedåt visar att skogen är en nettosänka medan orange pilar som är riktade uppåt visar att den är en nettokälla. Tabell 2 visar hur flödena fördelar sig mellan koldioxid, metan och lustgas. Tabell 2. Flöden av växthusgaser till och från olika typer av dikade och odikade skogar. Minustecknen anger att skogen är en nettosänka. Enheten är kilogram koldioxidekvivalenter per kvadratmeter. Odikad Odikat Dikad Dikad Dikad Dikad Dikad myr alkärr låg- medel- medel- hög- högproduktiv produktiv produktiv produktiv produktiv tall gran björk gran al Koldioxid 0,2-0,1-0,2-0,7 0,4-0,8-3,0 Metan 0,3 0,2 <0,1 0 <0,1 <0,1 <0,1 Lustgas <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 0,1 <0,1 0,3 Totalt 0,5 0,1-0,2-0,7 0,5-0,8-2,7 9

10 Skogsklädda torvtäckta marker Lustgas var är det ett problem? De dikade skogsmarkerna avger en betydande andel av Sverige samlade utsläpp av växthusgasen lustgas. Ny forskning visar att utsläppen från dessa marker är större än man tidigare trott. Genom samband mellan markens C/Nkvot och lustgasavgång kan skattningarna nu förbättras. Enligt FN:s klimatpanel kommer mellan 6 och 22 procent av lustgasutsläppen från skogsmark globalt sett. Lustgas är en nästan 300 gånger mer potent växthusgas än koldioxid och dess produktion är direkt länkad till kvävetillgången i marken. För de dikade markerna har lustgasutsläppen en stor inverkan på nettoutsläppen av växthusgaser. På dikade skogsmarker, med 12 procent organiskt material i marken eller mer, råder om man ser till hela landet i stort sett en balans mellan upptag av koldioxid i skog och avgång från marken. Den dikade skogsmarken ger ifrån sig en liten mängd metan men framför allt betyder avgången av lustgas att dessa ekosystem totalt sett (skog + mark) kan vara en källa för växthusgaser, av storleksordningen 1 2 miljoner ton koldioxidekvivalenter per år (Tabell 1). Av de totalt 12,3 miljoner ton koldioxidekvivalenter (koldioxid och lustgas) som i Sverige på årsbasis avges från dikad skogsmark står lustgasen för 11 procent (Figur 1). Avgången av koldioxid balanseras dock av ett upptag i träden på samma storleksordning. Lustgasen är avsevärt mer effektiv som växthusgas än koldioxid och därför är små förändringar i flödena av lustgas mycket betydelsefulla för hela växthus- Figur 1. Upptag och avgång av växthusgaserna koldioxid, metan och lustgas på dikad skogsmark för hela landet. Enheten är miljoner ton koldioxidekvivalenter per år. Eftersom metan och lustgas är starkare växthusgaser än koldioxid har mängderna räknats om till koldioxidekvivalenter för att siffrorna skall vara jämförbara. Avgången av koldioxid utgör 88 procent, metan knappt en procent och lustgas 11 procent. 10

11 gasbalansen för skogsekosystemen (se fakta - växthusgaser). Om man gödslar för att öka skogsproduktionen tillför man mer kväve till skogsekosystemen. Det kan på sikt leda till att avgången av lustgas ökar. Det har visat sig att förhållandet mellan mängden kol och mängden kväve i det översta marklagret (0 20 cm) påverkar förlusten av lustgas från marken. Förhållandet mellan mängden kol och kväve kallas C/N-kvoten. Våra mätningar visar att lustgas avgår när C/N-kvoten är lägre än 25. I dikad torvmark ligger kvoten ofta någonstans mellan 15 och 40 (Figur 2). Om mängden kol i förhållande till mängden kväve minskar ytterligare, dvs. kol-kvävekvoten blir lägre, ökar successivt avgången av lustgas. Detta händer vid samma kvoter som nitrifikation sker, det vill säga då ammonium omvandlas till nitrat. - Baserat på information om C/Nkvoter från Markinventeringen har vi skalat upp lustgasavgången för hela landet (Figur 3). Enligt våra beräkningar avgår totalt omkring 4700 ton lustgas per år från den svenska skogsmarken. Det motsvarar en avgång av koldioxid på cirka 1,4 miljoner ton per år. Man ska dock vara medveten om att osäkerheten i uppskattningarna är betydande, säger Leif Klemedtsson, professor vid Göteborgs Universitet, som ansvarat för mätningarna av växthusgasflöden till och från dikade skogsmark inom LUSTRA. - Enligt våra mätningar är det stor skillnad i lustgasavgång mellan olika typer av mark. Lustgasavgången är be- Figur 2. De årliga utsläppen av lustgas i förhållande till C/N-kvoten i det översta marklagret ner till 10 cm. tydligt större för mineraljord med hög organisk halt än för torvjordar (Figur 4). Detta beror troligen på att många av de dikade mineraljordarna tidigare varit åkermark och därmed har ett högt kväveinnehåll. Mest lustgas avgår totalt sett från de marker där torvlagret är djupare än 0,3 meter, eftersom dessa dominerar ytmässigt, säger Leif Klemedtsson. I dagsläget utgörs ungefär sju procent av Sveriges totala skogsmarksareal av dikad torvmark eller mineralmark där andelen organiskt material är större än tolv procent. Det här är mark som ofta har en relativt hög och varierande grundvattennivå, vilket ger goda förutsättningar för lustgasproduktion. - Av de totala svenska antropogena lustgasutsläppen beräknar vi att omkring femton procent kommer från dessa marker, säger Leif Klemedtsson. Lustgas är en av de tre viktigaste växthusgaserna, ändå har mycket få studier gjorts för att kvantifiera lustgasen från vår viktigaste svenska källa torvmarkerna. LUSTRA har nu fått siffror på emissioner 11

12 Skogsklädda torvtäckta marker av lustgas från våra skogbevuxna torvmarker. Även om siffrorna ska tas med stor försiktighet, var emissionerna oväntat stora från den här typen av mark. Mellan till hektar av den svenska organogena åkermarken har tagits ur bruk från början av 1930-talet och det är troligt att en stor del av denna numera används för skogsproduktion. Denna marktyp har hög bördighet och har visat sig vara en mycket stor källa för lustgas. I en finsk studie uppmättes utsläpp på upp till 30 kg per hektar och år på sådana marker. Uppemot 30 till 45 procent av den svenska dikade organogena skogsmarken kan tidigare ha använts som åkermark och alltså därmed vara en mycket större källa än vad vi anat. Figur 4. Lustgasavgång per ytenhet från olika typer av mark. Mest lustgas avgår per ytenhet från mineraljord med högt innehåll av organiskt material. Mineraljorden representeras i figuren av stapeln inget. På dikad torvmark är lustgasavgången ungefär densamma oavsett hur djupt torvlagret är. I och med att marker med ett torvlager djupare än 0,3 meter (>0,3 m) dominerar ytmässigt i landet blir ändå den totala avgången av lustgas störst från dessa marker. Figur 3. I skogsmark med en stor andel organiskt material, som torvmark, produceras lustgas. Kartan visar den beräknade avgången av lustgas från dessa marker i olika delar av Sverige. De sammanlagda utsläppen blir cirka 4700 ton lustgas per år, eller om man räknar om det till koldioxidekvivalenter 1,4 miljoner ton per år. 12

13 Vattenreglering växthusgaser De totala utsläppen av koldioxid från förbränning av fossila bränslen beräknas uppgå till ungefär 50 miljoner ton per år. Preliminära beräkningar visar att dikad skogsmark i Sverige släpper ut motsvarande i storleksordningen miljoner ton koldioxideqvivalenter per år. Hade denna mark inte dikats hade utsläppen uppskattningsvis uppgått till cirka 5 miljoner ton koldioxid per år. Något mindre än 10 procent, av Sveriges skogsmark är dikad (Figur 1). Idag är dikning förbjuden men områden dräneras ändå när nya skogsvägar byggs. Dessutom skyddsdikas de tidigare dikade ytorna för att bibehålla en hög produktion av biomassa. När organiskt material bryts ner blir marken allt kompaktare och grundvattennivån höjs långsamt. Skyddsdikningen behövs för att hålla grundvattennivån på en nivå som gynnar trädens tillväxt. Grundvattennivån höjs ytterligare i samband med slutavverkning, då detta medför minskad transpiration från träden (se Figur 2). Blöta marker ackumulerar i regel kol genom att förna tillför mer kol än vad som avgår genom nedbrytning. Men de ger ifrån sig metan (är källor). För skogsproduktion behöver vattentillgången regleras så att bördighetsförhållandena blir goda. Detta sker genom lämplig fördelning av luft och vatten i marksystemet. Ett luftinnehåll på volymprocent anses lämplig. Dikning med avsänkning av vattennivån har varit det traditionella och mest lämpade systemet. Inom skogsnäringen har rekommendationerna varit 0,7 m djupa diken med dikesavstånd på 40 m. Fuktig granskog med fräken med hög avgång av växthusgaser. Om blöta områden dikas så sänks grundvattenytan och marken syresätts. Detta leder till mikrobiell oxidation av torven med resultat att utsläppen av koldioxid och lustgas från marken ökar. Samtidigt minskar utsläppen av metan, vissa marker blir till och med metansänkor. Storleken på flödena av de olika gaserna beror av markens näringsinnehåll och fuktighet. Markfukten påverkar främst genom avsänkningen av grundvattenytan. Om dikningen inte lyckas, eller om dikningen med tiden blir mindre effektiv, så blir grundvattenytan hög och marken fuktig. En sådan mark ger endast små utsläpp av koldioxid och lustgas men kan vara en källa för metan. Så länge den mängd organiskt material som är tillgängligt för syrekrävande nedbrytande organismer är relativt liten blir också utsläppen av koldioxid och lustgas små. Vid en större sänkning av grundvattennivån blir marken ofta en sänka för metan och eftersom mer organiskt material syresätts ökar utsläppen av koldioxid och lustgas från marken. Bördiga marker är de största källorna för metan i odikat tillstånd och utsläppen av koldioxid och lustgas blir stora när de dikas. Odikade fuktiga mineraljordar är sänkor för koldioxid och källor för små mängder lustgas. Utsläppen av metan beror mycket av bördigheten. I LUSTRAstudien var metanavgången 10 gånger högre från en bördig yta än från en näringsfattig. Myrmarker är också sänkor för koldioxid, om än ganska små, och utsläppen av lustgas från dessa marker är försumbara. Däremot är utsläppen av metan stora. 13

14 Skogsklädda torvtäckta marker Figur 1. Kartan till vänster visar hur stor del av Sveriges landareal som utgörs av produktiv skogsmark. Kartan till höger visar hur stor del av skogsmarken som är dikad. På Gotland till exempel täcks % av landarealen av skog och 0 10 % av skogsmarken är dikad. Kartorna är baserade på data från Riksinventeringen av skog. Figur 2. Diagrammet till vänster illustrerar hur mängden torv (torvdjup) och markfuktighet påverkas vid dikning. Den heldragna linjen visar hur torvdjupet i en dikad skog minskar, linje A visar grundvattennivån före dikning och linje B grundvattennivån efter dikning. I diagrammet till höger visar linje C grundvattennivån efter slutavverkning och återbeskogning. 14

15 Vattenreglering skogproduktion Figur 1. Grundvattennivåns ändring efter slutavverkning (cirklar) och etablering av skärm (trianglar) jämfört med orörd skog på torvmark (romber). Figur 2. Grundvattennivåns ändring efter slutavverkning vid år 0 och successiv skogsetablering under 12 år. Av landets ca 10 miljoner ha torvtäckt mark är hälften produktiv skogsmark och hälften improduktiv myr. Skog som växer på torv är ingalunda homogen utan varierar från lågproduktiva, glesa tallskogar till välväxande gran- och lövskogar. Sedan 1850 har drygt 1,5 miljoner ha torvtäckt mark dikats för skogsproduktion. Dessa dikningsföretag inkluderar drygt ha som förblivit impediment, sannolikt främst på grund av alltför liten näringstillgång. Inom skogsnäringen har rekommendationerna avseende dikessystem varit avskärningsdiken mot tillrinning från omgivande marker, tegdikning inom objektet med 0.7 m djupa diken med dikesavstånd på 40 m. Till detta kommer avloppsdike för bortförsel av överskottsvatten. För en god beståndsetablering och tillväxt på torvmark behövs, precis som på fastmark, också en god skogsskötsel. Röjning, gallring och slutavverkning ska utföras i rätt tid. Skogsskötsel på dikade torvmarker skiljer sig från fastmarksskogsskötsel på två viktiga punkter: Markvattenståndet är högt eller har varit högt. Detta innebär att vattentillståndet måste kontrolleras för att god skogsproduktion ska vidmakthållas. Växtnäringsförhållandena i torvmarkerna skiljer sig i grunden från fastmarkernas genom att vittring av bergartsbildande mineral, som är karakteristisk i fastmarker, inte förekommer i torvmarker. Detta gör att torvmarker ofta har brist på mineralnäringsämnen, bland annat fosfor och kalium. På torvmark måste alltså vatten- och näringsförhållanden kontrolleras och ev. åtgärdas för bibehållen god skogsproduktion. Aktuella uppgifter från Riksinventeringen av skog visar att cirka ha skogsmark har diken som är i behov av rensning. Även där dikeskvaliteten registrerats som tillfredsställande kan dock dräneringen vara otillräcklig som en följd av att ett alltför glest dikessystem. Många torvmarksskogar behöver tillförsel av näring för att växa bättre. Biobränsleaska innehåller alla näringsämnen som skogen på torvmark behöver, med undantag för kväve. Askan ger bäst effekt om den sprids på dikade skogsmarker på ( 30 cm) djup torv med följande förutsättningar: Skogen bör vara gallringsmogen eller äldre. Boniteten bör vara lågstarrtyp eller bättre ristyp Det finns cirka ha mark som uppfyller dessa kriterier, men idag sker askåterföring endast på fastmarker. Markens vatteninnehåll har stor betydelse för skogens tillväxt. Både för lite och för mycket vatten hämmar tillväxten. Sänkningen av grundvattennivån är en förutsättning för god skogsproduktion. Vatteninnehållet i marken regleras naturligt genom landskapets topografi, gravitationen och vegetationens transpiration. En växtlig skog kan själv dränera marken. Olika skogsskötselmetoder påverkar också markens vatteninnehåll (Figur 1) Vid avverkning, särskilt slutavverkning, tas trädens dränerande funktion bort och grundvattennivån stiger, ibland till oönskad hög nivå (Figur 2). Därvid kan nyetablering av skog försvåras eller till och med omöjliggöras. Det kan då bli aktuellt med artificiell dränering genom dikning. Vid dikning av blöt mark eller torvmark eftersträvas en grundvattennivå på cm. När grundvattennivån regleras genom dikning bildas en mäktigare markvattenzon. Denna zon är ett ytligt markskikt som inte är vattenmättat. Där kan rötterna växa och förse träden med vatten och näring. 15

16 Skogsklädda torvtäckta marker Markvattenzonen kan också lagra tillfälliga vattentillskott, såsom från nederbörd. Detta gör att höga vattenflöden nedströms vattendrag motverkas och flödestopparna blir mindre. Endast då hela marksystemet är vattenmättat kan ytterligare nederbörd möjligen lättare dräneras undan genom dikenas försorg. Under torra perioder då vattendragen har litet vattenflöde inverkar dikningen med att underlätta utflödet av grundvatten. På så sätt upprätthålls ett litet men ändå ett flöde i vattensystemet. Dikning ökar alltså lågvattenflödet. Men syftet med skogsdikning är ju att etablera skog och få träden att växa. Etableringen av skog innebär i sin tur att evapotranspirationen (avdunstningen och transpiration från växter) ökar och därmed dräneras markens vatten. Effekten blir särskilt påtaglig under torrperioder då bäckar till och med kan sina. Denna effekt är egentligen relaterad till skogstillväxt och inte till dikning. Alternativ vattenreglering Idag anses dikning som oönskad och det krävs tillstånd för att dika. Det bör därför eftersträvas att finna alternativ till dikning som ger mindre negativa effekter på naturmiljön. Ett sätt kan vara högläggning, där plantan planteras i högen så att den snarare lyfts från den vattenmättade markzonen än att vattennivån sänks. På så sätt åstadkoms en dränerad rothorisont. På sikt, när plantan vuxit sig större kan den själv dränera marken. Detta gynnar även etableringen av nya plantor runtomkring och till slut kan en ny skog etableras. Ett annat alternativ kan vara anläggning av en högskärm med större träd som pumpar vatten genom sin transpiration. En skärmställning ger ett bättre klimat vid marknivån och motverkar dessutom en yppig hyggesvegetation, som hämmar plantors tillväxt. Vid anläggningen av en högskärm lämnas träd per hektar efter avverkningen. Naturligtvis minskar transpirationen efter en avverkning, men det gäller att de kvarvarande träden vidmakthåller en tillräcklig genomluftad zon så att rötterna klarar miljön. I äldre likåldriga bestånd kan detta bli svårt och även en mindre tillfällig höjning av vattennivån kan då bli förödande. För att klara ett skärmskogsbruk på potentiellt blöta marker krävs en långsiktig planering och gärna en olikåldrig skog med flera trädslag. Ett tredje alternativ är ett mellanting mellan dikning och högläggning. Detta alternativ innebär en mer skonsam typ av dränering. Grunda diken, vattenfåror, anläggs med relativt korta avstånd med samtidig högläggning. Med grävmaskin åstadkoms detta lätt genom att vid upptagande av fåror så läggs jordmassorna i högar inom maskinens räckvidd. 16 Skogsdikning

17 Hur ska vi hantera de dikade skogsmarkerna Fakta - Torvtäckta marker Arealen torvtäckta marker med skogsproduktion i Sverige uppgår till 5 M ha, vilket utgör inte mindre än 20 procent av Sveriges skogsmark, och hälften av all torvtäckt mark i Sverige (10 M ha). Med torvtäckt mark menas mark med ett täcke av torv utan specifik torvmäktighet. Den del av de torvtäckta markerna som har mer än 30 cm torvmäktighet benämns torvmark och dessas sammanlagda areal utgör 64 procent av arealen torvtäckta marker. Dikade skogklädda torvmarker har idag flera viktiga ekosystemfunktioner t ex produktion av biomassa, torv, mångfald och vatten av god kvalitet. Hanteringen av dessa marker får konsekvenser för flera av Sveriges nationella miljökvalitetsmål, t ex myllrande våtmarker, begränsad klimatpåverkan, levande skogar och grundvatten av god kvalitet. Idag står vi inför valet hur de dikade markerna fortsättningsvis skall hanteras på bästa sätt. Det finns huvudsakligen tre alternativ, fortsatt produktion av skog med ev. modifiering av dikessystem, återskapande och/eller bevarande av våt mark i naturvårdssyfte samt brytning av torv. Dessa tre alternativ leder till olika miljöeffekter t ex på avgången av växthusgaser och klimatförändringar. Olika miljömål riskerar att hamna i konflikt med varandra, detta gäller t ex mångfald (myllrande våtmarker) och klimatmålen. Under åtminstone ett par hundra år har våtmarker tagits i anspråk för areella näringar och därtill påverkats av utbyggnaden av samhällets infrastruktur. I merparten av detta nyttjande har det ansetts nödvändigt att reglera vatteninnehållet och därmed grundvattennivån. Tallskog på torv 17

18 Skogsklädda torvtäckta marker Detta har enklast skett genom dikning. Fram till 1986 lämnade staten bidrag till dikningsföretag men bytte då inställning och införde 1991 förbud att dika i större delen av södra Sverige. Främst var orsaken naturvärden och biologisk mångfald. Även vatten för växande och för mänsklig konsumtion bedöms mycket viktigt. Dock hade redan då aktiviteter inom jord- och skogsbruk tagit mellan två och tre miljoner hektar i anspråk. Till detta kommer en mindre areal för torvutvinning, totalt kanske ca 0,02 miljoner ha. Skogsproduktion De skogklädda torvtäckta markerna är väsentliga för skogsproduktion och många av dessa är mycket bördiga. De har därför stor betydelse för Sveriges ekonomi och sysselsättning. Den producerarde biomassan kan ersätta fossilbränslen och sådana produkter som alstrar växthusgaser under tillverkningsprocessen. På så sätt medverkar skogsproduktionen på torvklädda marker att minska Sveriges utsläpp av växthusgaser. Samtidigt kan dock torvmarken i sig vara endera källa eller sänka för växthusgaser (koldioxid; dikväveoxid och metan). Bevarande av våtmark Torvklädda marker är viktiga ekosystem för många arter, det gäller såväl arter knutna till landmiljön runt torvmarkerna som arter i vattenmiljön. Ur ett historiskt perspektiv har Sverige haft väsentligt mycket större arealer opåverkade våtmarker men dessa har genom dikningsåtgärder inom jord- och skogsbruk, vägbyggnad, vattenkraft, sjösänkningar mm minskat till en mycket låg nivå i stora delar av landet, så även i norra Sverige. En bedömning är att så stor andel som 70 % av våtmarkerna har påverkats av någon form av förändrad hydrologi, tex dikning. Denna förlust av våtmarker har inneburit att flera arter idag är hotade p.g.a. brist på livsmiljöer, samt att andra landskapsekologiska effekter. Samtidigt sker en fortsatt negativ påverkan på delar av kvarvarande våtmarksmiljöer genom nuvarande markanvändning inom jord- och skogsbruk. Dikesrensning och körskador i vattendrag orsakar stora negativa effekter på olika bottenfauna som i många fall helt slås ut vid erosion i mindre vattendrag Dessa åtgärder ger också tillsammans med luftföroreningar en försämrad vattenkvalitet, med negativa effekter långt nedströms, till och med i kustnära miljöer. Det finns därför behov att återföra produktiv skogsmark på torvklädd mark till mer ostörda system med myr eller sumpskog men också ett återskapande av mer olika mer eller mindre öppna våtmarker och restaurering av mindre vattendrag. Detta får effekter på utsläppen av växthusgaser och skogsproduktionen. Torvtäkt Den del av de torvtäckta och skogklädda markerna som har mäktigare torvlager är intressant ur torvtäktssynpunkt med i sin tur implikationer på växthusgasemissioner och sysselsättning. Den dikade torven släpper ut koldioxid och i detta perspektiv kan brytning och nyttjande 18

19 av torv som substitut för fossilbränslen bidra till sänkta antropogena utsläpp av växthusgaser i Sverige. Ett intressant nyttjandealternativ är att bryta torv och därefter återplantera skog. Miljöeffekter Hanteringen av de torvtäckta markerna påverkar det avrinnande vattnets flödesmönster och kvalitet, t ex är kvävets och kvicksilvrets mobilitet och förekomst i vattendrag, samt lösta humusämnen starkt beroende av hanteringen av marker med hög grundvattenyta. Nettotillförseln av växthusgaser till atmosfären påverkas dels direkt genom att avgången från marken ändras, dels indirekt genom att producerad skog kan minska utsläppen genom att ersätta t ex fossila bränslen med koldioxidneutrala biobränslen. På sätt och vis ställs här klimatmål och mångfaldsmål mot varandra. En hög grundvattenyta, t ex efter igenlagda diken gynnar mångfalden och leder till ökade utsläpp av växthusgaser. Men det är naturligtvis inte frågan om ett antingen eller utan om en balans i markanvändning så att alla mål kan klaras på ett tillfredsställande sätt. Uppgiften är således att kunna optimera användningen och förvaltningen så att nyttan av ekosystemtjänsterna i ett nationellt- och landskapsperspektiv blir så hög som möjligt med samtidigt en minimal negativ påverkan på miljön. Sätt att nå dit är t ex att differentiera de skogklädda torvtäckta markerna med avseende på betydelse för skogsproduktion, torvtäkt, mångfald och klimat och hantera dessa på olika sätt. Men det kan också vara frågan om att kunna anpassa en grundvattenyta så den samtidigt ger hög skogsproduktion och låga utsläpp av koldioxid från torven, kanske genom grundare diken men ett tätare dikessystem. Den spatiala fördelningen av nyttjandeformer inom ett våtmarksområde kan planeras så att områden med hög buffertförmåga gentemot utlakning av metaller och kväve kan placeras nedströms områden med stor utlakning. Ytterligare en relevant fråga är hur klimatförändringarna kommer att påverka de skogklädda och torvtäckta markerna. Det handlar här om samspelseffekter mellan klimat och markanvändning. Balanseringen av olika miljökvalitetsmål inom en region försvåras av att dessa hanteras av olika problemägare med sinsemellan olika värderingar och utgångspunkter. Balanseringen försvåras också av brist på kunskap om hur förväntade klimatändringar påverkar de olika funktionerna. Kunskap om klimateffekterna på dessa marker är nödvändiga för att kunna fatta riktiga beslut om deras förvaltning. För att kunna hantera förvaltningen av skogklädda torvtäckta marker krävs att konflikterna mellan miljökvalitetsmål tydliggörs, att en plattform för dialog mellan olika aktörer/problemägare skapas och att verktyg till balanserat nyttjande skapas, t ex med ekonomiska modeller. 19

20 Viktiga LUSTRA-publikationer De flesta av de resultat som beskrivs i denna broschyr är hämtade från följande artiklar som ingår i LUSTRA:s specialnummer av den vetenskapliga tidskriften Biogeochemistry. Berggren Kleja D, Svensson M, Majdi H, Jansson P-E, Langvall O, Bergkvist B, Johansson M-B, Weslien P, Truus L, Lindroth A and Ågren G I. Pools and fluxes of carbon in three Norway spruce ecosystems along a climatic gradient in Sweden. Ernfors, M., von Arnold, K., Stendahl, J., Olsson, M. and Klemedtsson, L.,. Nitrous oxide emissions from drained organic forest soils an up-scaling based on C:N ratios. Hyvönen R, Persson T, Andersson S, Olsson B, Ågren G I and Linder S. Impact of long-term nitrogen addition on carbon stocks in trees and soils in northern Europe. Jansson P-E, Svensson M, Berggren Kleja D and Gustafsson D. Simulated climate change impacts on fluxes of carbon in Norway spruce ecosystems along a climatic gradient in Sweden. Lindroth A, Klemedtsson L, Grelle A, Weslien P and Langvall O. Measurement of net ecosystem exchange, productivity and respiration in three spruce forests in Sweden shows unexpectedly large soil carbon losses. Olsson M. Introduction to the LUSTRA special issue of Biogeochemistry. Svensson M, Jansson P-E and Berggren Kleja D. Modelling soil C sequestration in spruce forest ecosystems along a Swedish transect based on current conditions. Ågren G, Hyvönen R, and Nilsson T. Are Swedish forest soils sinks or sources for CO 2 -model analyses based on forest inventory data. Läs mer om modellering, mätningar och avnämarnas behov av vetenskapliga underlag i LUSTRA:s årsrapporter. De finns i sin helhet på LUSTRA:s hemsida. Här finns också fler både vetenskapliga och populära artiklar. 20