Patrik Vestin
Forskningsingenjör
Effects of forest management on greenhouse gas fluxes in a boreal forest
Effekter av skogsbruk på flöden av växthusgaser i en boreal skog
Författare
Summary, in Swedish
Skogar täcker ca 31% av jordens landyta och lagrar stora mängder kol i biomassa och i marken. I klimatavtalet från Paris 2015 lyfts skogars roll som sänkor och reservoarer av kol fram och undertecknande länder uppmanas att implementera strategier för hållbart skogsbruk som ytterligare förstärker skogars roll som sänkor av växthusgaser. Ett aktivt skogsbruk påverkar klimat och miljö på många olika sätt och det är svårt att avgöra vilka metoder som maximerar klimatnyttan utan att nationella miljömål påverkas negativt. Syftet med de studier som ingår i den här avhandlingen har varit att undersöka korttidseffekter av olika skogsskötselåtgärder på flöden av växthusgaser mellan skogliga ekosystem och atmosfären.
I Sverige är merparten av all skog på beståndsnivå likåldriga och brukas genom s.k. trakthyggesbruk, vilket resulterar i kalhyggen. I syfte att undersöka klimatnyttan av alternativa brukningssätt simulerade vi ett s.k. kontinuitetsskogsbruk genom att gallra en slutavverkningsmogen barrskog i mellersta Sverige. Under försöket som pågick 2007-2016 mätte vi flöden av koldioxid (CO2) och metan (CH4) från skogsmarken med kyvetter samt flöden av CO2 mellan skog och atmosfär på beståndsnivå med s.k. eddy-kovariansmetodik. Vi etablerade fyra mätytor på ett intilligande nytt kalhygge. På två av ytorna skördades även stubbarna i syfte att producera bioenergi. Under 2010-2013 mätte vi flöden av CO2, CH4 och N2O (lustgas) på alla fyra ytor med s.k. flux-gradientteknik och kyvetter (CH4, på två av ytorna).
De olika skogsbruksåtgärderna hade tydliga effekter på flödena av växthusgaser. Efter gallring och slutavverkning ökade markfukthalten samtidigt som grundvatten-nivån steg, vilket resulterade i ett minskat upptag av CH4 i det gallrade beståndet och i att både slutavverkade och stubbskördade ytor övergick till att vara nettokällor av CH4. Både slutavverkade och stubbskördade ytor var stora källor av växthusgaser men emissionerna dominerades av CO2. Stubbskörden hade signifikanta effekter på flöden av CO2 och N2O på de torrare försöksytorna och resultaten antyder en reducerad klimatnytta av att använda stubbar för bioenergiproduktion. Höga N2O-emissioner från en torr stubbskördad yta var särskilt oroande. Gallringsförsöket visade på relativt tydliga effekter på nettoutbytet av CO2 under växtsäsongerna på grund av att upptaget av CO2 under dagtid minskade mer än vad ekosystemrespirationen gjorde. Effekterna var fortfarande märkbara åtta år efter gallringen. På årsbasis hade den minskade ekosystemrespirationen större genomslag, vilket ledde till att nettoutbytet av CO2 efter gallringen låg på ungefär samma nivå som före gallringen. Ett ökat upptag av CO2 av markevegationen efter gallringen bidrog sannolikt också till att gallringseffekten blev liten.
Sammantaget visar resultaten i den här avhandlingen på vikten av att ta hänsyn till alla växthusgaser när man utvärderar klimatnyttan av olika skogsbruksåtgärder. Resultaten antyder också att ett skogsbrukssystem som undviker stora emissioner av växthusgaser under kalhyggesfasen och som upprätthåller ett högt nettoupptag av CO2 kan ha betydligt högre klimatnytta än konventionellt trakthyggesbruk.
I Sverige är merparten av all skog på beståndsnivå likåldriga och brukas genom s.k. trakthyggesbruk, vilket resulterar i kalhyggen. I syfte att undersöka klimatnyttan av alternativa brukningssätt simulerade vi ett s.k. kontinuitetsskogsbruk genom att gallra en slutavverkningsmogen barrskog i mellersta Sverige. Under försöket som pågick 2007-2016 mätte vi flöden av koldioxid (CO2) och metan (CH4) från skogsmarken med kyvetter samt flöden av CO2 mellan skog och atmosfär på beståndsnivå med s.k. eddy-kovariansmetodik. Vi etablerade fyra mätytor på ett intilligande nytt kalhygge. På två av ytorna skördades även stubbarna i syfte att producera bioenergi. Under 2010-2013 mätte vi flöden av CO2, CH4 och N2O (lustgas) på alla fyra ytor med s.k. flux-gradientteknik och kyvetter (CH4, på två av ytorna).
De olika skogsbruksåtgärderna hade tydliga effekter på flödena av växthusgaser. Efter gallring och slutavverkning ökade markfukthalten samtidigt som grundvatten-nivån steg, vilket resulterade i ett minskat upptag av CH4 i det gallrade beståndet och i att både slutavverkade och stubbskördade ytor övergick till att vara nettokällor av CH4. Både slutavverkade och stubbskördade ytor var stora källor av växthusgaser men emissionerna dominerades av CO2. Stubbskörden hade signifikanta effekter på flöden av CO2 och N2O på de torrare försöksytorna och resultaten antyder en reducerad klimatnytta av att använda stubbar för bioenergiproduktion. Höga N2O-emissioner från en torr stubbskördad yta var särskilt oroande. Gallringsförsöket visade på relativt tydliga effekter på nettoutbytet av CO2 under växtsäsongerna på grund av att upptaget av CO2 under dagtid minskade mer än vad ekosystemrespirationen gjorde. Effekterna var fortfarande märkbara åtta år efter gallringen. På årsbasis hade den minskade ekosystemrespirationen större genomslag, vilket ledde till att nettoutbytet av CO2 efter gallringen låg på ungefär samma nivå som före gallringen. Ett ökat upptag av CO2 av markevegationen efter gallringen bidrog sannolikt också till att gallringseffekten blev liten.
Sammantaget visar resultaten i den här avhandlingen på vikten av att ta hänsyn till alla växthusgaser när man utvärderar klimatnyttan av olika skogsbruksåtgärder. Resultaten antyder också att ett skogsbrukssystem som undviker stora emissioner av växthusgaser under kalhyggesfasen och som upprätthåller ett högt nettoupptag av CO2 kan ha betydligt högre klimatnytta än konventionellt trakthyggesbruk.
Avdelning/ar
- Institutionen för naturgeografi och ekosystemvetenskap
- BECC: Biodiversity and Ecosystem services in a Changing Climate
Publiceringsår
2017-08
Språk
Engelska
Fulltext
Dokumenttyp
Doktorsavhandling
Förlag
Lund University, Faculty of Science, Department of Physical Geography and Ecosystem Science
Ämne
- Natural Sciences
Nyckelord
- Forest management
- Greenhouse gas fluxes
- Clear-cutting
- Thinning
- Stump harvesting
- Selective cutting
- Eddy-covariance
- Flux-gradient
- Greenhouse gas budgets
- CO2
- CH4
- N2O
Status
Published
Handledare
- Anders Lindroth
- Meelis Mölder
- Leif Klemedtsson
ISBN/ISSN/Övrigt
- ISBN: 978-91-85793-84-6
- ISBN: 978-91-85793-83-9
Försvarsdatum
22 september 2017
Försvarstid
10:15
Försvarsplats
Lecture hall “Pangea”, Geocentrum II, Sölvegatan 12, Lund
Opponent
- Asko Noormets (Associate Professor)