Hjalmar Laudon, Sveriges Lantbruksuniversitet. Future Forests

Transkript

1 Skogsbrukets anpassning till klimatförändringar, med fokus på vatten Hjalmar Laudon, Sveriges Lantbruksuniversitet (SLU), Umeå, forskningsprogram gp g Mistra Future Forests

2 Future Forests Sustainable strategies under uncertainty and risk Träbaserade ekosystemtjänster Andra ekosystemtjänster Massaved Biodiversitet Kollagring Avv vägningar Timmer Energived Avvägningar Jakt och fiske Turism Rekreation Avvägning gar Ved till träbaserad kemiindustri Rent vatten Renbete

3 Future Forests Sustainable strategies under uncertainty and risk Delprojekt i Future Forest Forest management Urban Nilsson, SLU; Ola Roswall, Skogforsk Pests and diseases Jan Stenlid, SLU Soils and water Hjalmar Laudon, SLU Biodiversity it Lena Gustafsson, SLU Forestry at the crossroads Erik Westholm, Framtidsstudier/SLU Natural resource economy Mattias Boman, SLU Values and attitudes Kerstin Westin, UmU Forest governance Carina Keskitalo, UmU Collaboration and conflict in future forests Camilla Sandström, UmU Forest use over time Christer Nordlund, UmU

4 Vision: Mark och vatten Utveckla en fördjupad processförståelse för hur skogsproduktion, nu och i framtiden, påverkar mark och vatten. Bidra till bättre verktyg för att möjliggöra ett långsiktigt g hållbart skogsbruk utan negativa konsekvenser för mark och vatten

5 Vision: Mark och vatten Utveckla en fördjupad processförståelse för hur skogsproduktion, nu och i framtiden, påverkar mark och vatten. Bidra till bättre verktyg för att möjliggöra ett långsiktigt hållbart skogsbruk utan negativa konsekvenser för mark och vatten

6 Mark och vatten i Future Forest Richard Lucas Ryan Sponseller Anneli Ågren Martyn Futter Hjalmar Laudon Peter Högberg Kevin Bishop Gustaf Egnell Eva Ring

7 Holistiskt perspektiv på Mark & Vatten Modellering Experiment Miljöövervakning i

8 Future Forest en plattform för mark och vattenforskning Formas starka forskarmiljö NiCaF (Näsholm et al.) Future Forest Mark och vatten Formas/VR

9 Mark k& vatten i ett föränderligt klimat Water footprint Future Forest Mark och vatten Vattendirektivet Naturvetenskap Samhällsvetenskap Humaniora

10 Landskapsperspektiv på vattenfrågorna

11 Tidsserier och processbaserad forskning Långa tidsserier av Långliggande Unikexperimentell i vattendragskemi skogliga försök plattform

12 Ett exempel på långa tidsserier - Kväve Nitrate (u ug l -1 ) Year Vindeln River Year - score of [N NO 3 ] z 2.0 North B Year Central South

13 Skogsvattendrag i Sverige DOC N & P Baskatjoner Försurning 80 talet tlt 90 talet tlt 00 talet tlt

14 Krycklan Catchment Study N C22 Mire C4, Mire stream 300 Soil experimental C4, the mire stream and monitoring sites 275 C5 C4 C10 C2 C3 C6 C7 C8 C1 C12 C15 ICOS Weir Weir tower Mire Stream Perennial Stream 250 Intermittent Stream Drainage Ditch C2, 200m C2 Forest stream The forest stream Svartberget field station C7, The outlet C7, Outlet C9 C13 C14 C21 C20 C16

15 Experiment

16 Kalavverkning > vattenbalansen & klimat Evapotranspiration

17 Vattenbalans 800 precipitation 700 yearly runoff f [mm] Runoff Evapotranspiration Evapotranspiration Clear cut Control

18 Kväveläckage 3.0 DIN (mg/l) 2.5 DIN (mg/l) DIN (ug g/l) Kalavverkat % Jordbruksmark

19 Future Forest och modellering Metaanalyser av empiriska och modellerade resultat. Test och utveckling av befintliga modeller Ensemble modellering (användning av många modeller på samma data) Kvantifiera och minimera modellosäkerheter

20 Dagens skogsbruk =Rovdrift av baskatjoner? Leder skogsbruk till större förluster av baskatjoner än vad som återskapas av vittring Dettaskulle inte vara uthålligt och skulle leda till mark och vatten försurning.

21 Rovdrift av baskatjoner? Men vad säger OLIKA modeller om hur det kan tänkas att se ut. Klaminder et al. (2010)

22 Rovdrift av baskatjoner? Klaminder et al. (2010)

23 Rovdrift av baskatjoner? Modellprecisionen behöver bli mycket bättre för att vi ska kunna säga något om hur skogsbruket påverkar mark och vatten. Klaminder et al. (2010)

24 Skogsmarksvittring i fokus Effekter på mark och vatten 13 november KSLA/Future Forest

25 Framtiden! Fördjupad kunskap om hur dagens och framtidens skogsbruk kpåverkar mark och vatten i ett varmare och blötare klimat. Bättre och enklare verktyg som kan öka skyddet av våra vatten.

26 Se helheten en forskningsutmaning! Det är en fläkt! Det är ett spjut! Det är en vägg! Det är ett rep! Det är en orm! Det är ett träd!

27 Läckage av N från skogsbruk Nitrogen (mg l -1 ) TON NH 4 + NO % 1-10% 10-34% % Increasing Skogsmark agricultural Ökande cover jordbruksandel (rank)

28 SMHI: Antal fall med geostrofisk vind större än 25 m/sek för södra Sverige. Det har inte blivit blåsigare! Källa: Hur ändras Wern, L och Bärring, L., 28 Sveriges vindklimat Analys av förändring i geostrofisk vind klimatet på SMHI Gotland? rapport i Meteorologi Nr 138/2009

29 Volym (milj m 3 sk) stormskadad skog Källa: Carin Nilsson et al,

30

31 Exempel: Klimatpåverkan på [DOC] A C [DO C] (mg/l) Date B

32 Kä Kväveläckage läk 1 km nedströms (i rött) 3.0 DIN (mg/l) DIN (ug/ /l) Kalavverkat % Jordbruksmark

33 Vegetation Snow Atmosphere Snow Landscape scale POPs modelling Soil Air SOC (accessible fraction) Soil Surface Water Down stream Soil (potentially accessible fraction) h Soil Water Soil water drenage DOC Soil water retention Organic pollutants including POPs, pesticides and other compounds are a concern to Swedish society. Pristine sites such as Krycklan may have elevated concentrations of legacy POPs. Models can help to understand the possible consequences of climate change on POPS mobilization and transport.

34 Vision: Mark och vatten Develop an in depth understanding of how forest production today and in the future will affect soils and waters Importance of uncertainty and scale for understanding patterns of nitrogen retention and base cation loss in the forest landscape.

35 Forest Base Cation Cycling D W H L Neglecting internal cycling, the base cation budget of a forest stand is equal to deposition (D) plus weathering (W) minus harvest (H) minus leaching (L). Positive values of dlt delta (Δ) suggest harvesting is sustainable. ti

36 Forest Base Cation Cycling W H L D? How can we ensure sustainable forests and forestry when we have critical knowledge gaps gp? (i) QWARTS fill the knowledge gaps (ii)manage under uncertainty

37 Pressures on Forest Sustainability Felled Area ( ha) Area for WTH Total Felled Area Proportion WTH Proportion Swedish Forest Agency Statistical Yearbook, Akselsson et al. 2005

38

39 V i bilit i bli h d th i t Variability in published weathering rates Apples and Pears?

40 Range of weathering rate estimates exceeds modelled differences in harvest scenarios

41 Variability bl in Weathering Rate Estimates old news or new problem? Starr et al. (1995) showed variability in weathering rates, this was also shown by Langan et al., Whitfield et al., Law et al., etc., etc Variability exists but (i) does it matter? (ii) is it everywhere? (iii) can it be understood and minimized i i d?

42

43

44

45 Partitioning Uncertainty Different estimation methods give similar results at the pedon or watershed scale Including more sources (i.e. deeper profiles) gives higher weathering rate estimates Parameter values within models can be important Type and quality of input data give rise to highest levels of uncertainty

46 At least different methods usually rank sites similarly...

47

48 Conclusions Uncertainty in weathering rate estimates can be identified, quantified and managed There appears to be a baseline, irreducible degree of uncertainty Management decisions can and should be based on scientifically sound weathering rate estimates t Uncertainty must be recognised and incorporated into management decision making

49 Forest Base Cation Cycling D W W H L Future Forests analyzes conflicting demands on forests systems to enable sustainable strategies under uncertainty and risk (i) QWARTS better knowledge for sustainable forest management (ii)future Forests better management with incomplete knowledge

50