|
Effekten af statsskovenes overgang til naturnær drift på kulstofbinding i skovene 2 Metoder
Vi har analyseret kulstofbindingen i statsskovene i løbet af de næste 100 år ved hjælp af en række scenarier. Skov- og driftsplankontor udleverede statsskovenes bevoksningsliste og konkretiserede planerne for omstillingen til naturnær drift. Baseret på disse oplysninger definerede vi scenarierne med hhv. traditionel og naturnær drift og fremskrev hele skovarealet ved hjælp af hugst- og vækstmodeller samt beregnede kulstoflageret ud fra vedmassen ved hjælp af forskellige nøgletal. Alle beregninger er gennemført med SAS og programkoden er dokumenteret i bilag 1. 2.1 BevoksningslisteBevoksningslisten 2004 for hele statsskovarealet var udgangspunkt for vores beregninger. Bevoksningslisten blev den 6. december 2004 udskrevet fra planlægningssytemet Proteus af Kim Dralle (Driftsplankontoret). Bevoksningslisten indeholder for hver bevoksning dens areal, træart, alder, produktionsklasse (PK), vedmasse, bevoksningskvotient og en række andre informationer. For bevoksninger med flere træarter er arealet delt op per træart ved hjælp af en indblandingsprocent. Overstandere og foryngelse er i bevoksningslisten noteret med en indblandingsprocent på 0. I vores scenarier har vi grupperet træarterne (Tabel 1), primært baseret på tilgængelige tilvækstoversigter (afsnit 3.4). I præsentationen af resultaterne blev træartsgrupperne 3, 4 og 5 slået sammen til en gruppe 'andre løvtræarter' og træartsgrupperne 8 og 10 til en gruppe 'andre nåletræarter'. Tabel 1. Træartsgruppering.
Vi har grupperet lokaliteterne per træart i tre klasser (lave, middelgode, gode boniteter) så at alle tre klasser har cirka det samme areal (Tabel 2). Bonitetsklasserne blev brugt til at håndtere forskelle i behandlingerne mellem klasserne (f.eks. omdriftstiderne). Tabel 2. Produktionsklassegruppering.
Bevoksningslisten 2004 dækker et bevokset areal på 109.069 ha med 55.450 bevoksninger. Træartssammensætning af hele arealet er vist i Tabel 3, aldersklassesammensætningen i Figur 1. Bevoksningskvotienten var i gennemsnit 0,96 – 0,97.
Figur 1. Aldersklassefordeling i statsskovene i 2004. Artikel 3.4 i Kyotoaftalen er relateret til skovarealer, som var skovbevokset den 1. januar 1990. Derfor skal skovrejsningsarealer efter 1. januar 1990 ikke inkluderes i beregningen. I bevoksningslisten 2004 er kun skovrejsningsarealer efter 1993 markeret (1498 ha i alt, 263 ha bøg, 465 ha eg). Derfor har vi valgt at anvende hele skovarealet i beregningerne og vise det mulige bidrag fra skovrejsningsarealerne i et scenario, hvor skovrejsningsarealer efter 1993 er ekskluderet. Tabel 3. Træartssammensætning i statsskovene i 2004.
2.2 ScenarierVed hjælp af hugstmodellerne (afsnit 3.3) og vækstmodellerne (afsnit 3.4) blev bevoksningslisten fremskrevet over de næste 100 år. Bevoksningslisten blev opdateret i 5-årige intervaller, hvor vedmassen bliver korrigeret for tilvæksten i den foregående periode og hugsten til tidspunktet. Vedmassen angiver derfor vedmassen efter hugst. To grundlæggende scenarier simulerede hhv. naturnær og traditionel skovdrift. Traditionel skovdrift er her defineret som den praktiseredes i perioden 1990 – 1999, dvs. før stormfaldet 1999 og den efterfølgende begyndende konvertering til naturnær drift. Ni enkelte naturnære tiltag blev simuleret i ellers traditionel drevet statsskov for at analysere bidraget af de enkelte tiltag til helheden og er beskrevet i detalje i afsnit 3.6. For at analysere effekten af et større stormfald blev scenario 'Naturnær skovdrift' gentaget med et stormfald i 2019. For at analysere bidraget af skovrejsningsarealerne til kulstofbindingen blev scenario 'Naturnær skovdrift' gentaget uden skovrejsningsarealer efter 1993. I alt blev 13 scenarier beregnet. Ukultiverede arealer i 2004 blev inden simulationsstart genkultiveret med den hyppigste træart i skoven og tilhørende produktionsklasse. 2.2 HugstmodellerVi har desværre ikke kunnet basere hugstmodellerne på data fra statsskovene, fordi data fra 1990 – 1999 ikke er tilgængelige. Vi har derfor etableret hugstmodeller som samlet simulerer en hugstmængde for statsskoven der svarer til kendte hugstmængder. I 1998 og 1999 blev hhv. 466.000 og 445.000 m3 hugget i alt. Pga. stormen den 3. december 1999 var hugsten i 2000 1.029.000 m3. I vores hugstmodel begynder tyndingen ved 20% af omdriftsalderen. Tyndingen fjerner 60% af den løbende tilvækst (I tilvækstoversigten for rødgran af C.M. Møller bliver 70% af den løbende tilvækst fjernet). Ved renafdrift bliver hele vedmassen fjernet ved omdriftsalderen. Et eksempel for en bevoksningsudvikling med denne hugstmodel er gengivet i Figur 2.
Figur 2. Udvikling af vedmasse i rødgranbevoksning (PK 13). Renafdrift er standardmetoden til foryngelse i det traditionelle scenario. Omdriftstiderne er fremstillet i afsnit 3.6.1. Efter renafdrift genkultiveres med samme træart, samme bevoksningskvotient, samme produktionsklasse og alder 2 år for løv eller alder 4 år for nål. Der tages ikke hensyn til foryngelse registreret i bevoksningslisten. Skærmforyngelse anvendes i traditionel drift for bøg og i naturnær drift for bøg, rødgran, ædelgran og sitkagran. Skærmperioden varer 20 år, omfatter 5 hugster og afsluttes ved omdriftsalderen. Skærmen bliver reduceret med 20%, 25%, 33%, 50%, 100% hhv. i de 5 hugster. Bevoksningskvotienten og dermed tilvæksten reduceres tilsvarende. Foryngelsen etableres efter anden hugst på samme måde som efter renafdrift. Overstandere og andre mindre indblandinger (indblandingsprocent = 0) vokser ikke i vores scenarier, bliver ikke tyndet og kun afdrevet ved omdriftsalder + 30% (dog omdriftsalder + 80% for bøg og eg). I 2004 blev kun bevoksninger over omdriftsalderen renafdrevet. Bevoksningslisten antages at være opdateret for tilvækst og hugst i den foregående periode. Den samlede hugst i 2004 blev fordelt over en 5-årig periode (2000 – 2004) fordi hugstmængden ellers ville være urealistisk høj pga. justeringen af omdriftsalderen. Hugstmængden i 2000 – 2004 svarer til den gennemsnitlige årlige hugstmængde før 1999. Urørte skove (3946 ha urørt skov, 5567 ha biodiversitetsskov, dvs. plukhugst, græsningskov, stævningsskov) vokser i scenarierne, men hugges ikke. I det traditionelle scenario er 8,5% af arealet derfor uden hugst. 2.3 VækstmodellerFremskrivning af bevoksningslisten ved hjælp af vækstmodellerne følger metoden fra Larsen & Johannsen (2002) og Johannsen (2002). Der er anvendt matematiske modeller af allerede publicerede produktionsoversigter (Skov- og Naturstyrelsen, Skovbrugstabeller 1990). Modellerne er leveret af Skov- og Naturstyrelsen, mens vi har forestået selve beregningerne. Tabel 4 angiver tilvækstoversigterne for de enkelte træartsgrupper og bonitetsklasser. Under minimum alder af tilvækstoversigten har vi benyttet lineær interpolation mellem minimum alder og alder 0 med vedmasse 0. Over maksimum alder af tilvækstoversigeterne har vi benyttet tilvæksten fra maksimum alder. Den totale vedmasse blev estimeret til at være 3% højere end den salgbare vedmasseberegnet ud fra tilvækstoversigterne. Tilvæksten blev korrigeret med bevoksningskvotienten fra bevoksningslisten 2004. Tabel 4. Tilvækstoversigter.
2.4 Omregning af vedmasse til kulstof i biomassenOmregning fra vedmasse til biomasse og kulstof følger metoden fra Larsen & Johannsen (2002) og Johannsen (2002). På baggrund af de beregnede vedmasser har vi beregnet hvor meget kulstof, der er bundet i træerne. For at omregne m3 stammemasse for nåletræ og salgbar vedmasse for løvtræ til ton kulstof i den totale biomasse (stamme, grene, kviste, blade/nåle, stød og rødder) anvendes et sæt af omregningsfaktorer som angivet i Tabel 5 og Tabel 6. Først omregnes den salgbare vedmasse fra m3 til ton. Der er anvendt artsspecifikke danske rumtæthedsfaktorer som angivet i Tabel 5. Derefter multipliceres med den såkaldte ekspansionsfaktor (i Tabel 6) for at få den totale biomasse. I dette tilfælde er ekspansionsfaktorerne for løv- og nåletræ baseret på værdier fundet i litteraturen. Kulstofindholdet er ret præcist halvdelen af vægten. For at omregne den bundne mængde kulstof til en tilsvarende mængde CO2, ganges kulstofmængden med forholdet mellem CO2 molekylets og kulstofatomets vægt (44/12). Ved at anvende omregningsfaktorerne fremkommer et overslag over mængden af CO2, som er bundet i de forskellige træarter. Tabel 5. Rumtæthed for danske skovtræarter (efter Moltesen 1988).
Tabel 6. Omregningsfaktorer fra vedmasse til kulstof (efter Nihlgård et al. 1977, Schöne & Schulte 1999, Vande Walle et al. 2001).
2.5 Planer for omstilling til naturnær driftSkov- og Naturstyrelsen har i december 2004 fremlagt en handlingsplan for omstilling af statsskovene til naturnær skovdrift (S&N 2004). Handlingsplanen beskriver målene og planlægningsprocessen, men kan ikke bruges alene til en kvantitativ beskrivelse af overgangen til naturnær drift i statsskovene. Vi har derfor sammen med Mads Jensen fra Driftsplankontoret den 7. december 2004 sat tal på en række naturnære tiltag, som vi forventer vil have effekt på kulstofbindingen (Tabel 7). Vores antagelser om overgangen til naturnær drift er dokumenteret i de følgende afsnit 3.6.1 - 3.6.10. Tabel 7. Forventede effekter af overgangen til naturnær skovdrift på kulstofbindingen.
2.5.1 OmdriftsforlængelseOmdriftstiderne er ikke fastlagt for hele statsskovarealet, men bestemmes for de enkelte bevoksninger, når de nå hugstmodenheden. I vores scenarier opererer vi med faste omdriftstider per træartsgruppe og bonitetsklasse. For at bestemme omdriftstider i den nuværende, traditionelle drift har vi sammenlignet bevoksningslisterne fra 1990, 1995, 1999 (modtaget af Bjørn Ole Ejlersen, Driftsplankontoret, 7. december 2004). Vi har fremskrevet aldersklassefordelingen per træart fra 1990 og 1995 til hhv. 1995 og 1999 og sammenlignet den fremskrevne med den faktiske aldersklassefordeling for at finde huggede bevoksninger og deres alder. Vi har også inddraget aldersklassefordelingen for træartsgrupperne og bonitetsklasser fra bevoksningslisten 2004 i bestemmelsen af omdriftstider, for at undgå at vores scenarier hugger store arealer med gamle bevoksninger i en simuleret tilpasning af omdriftstiderne. De resulterende estimater for aktuelle omdriftstider er sammenstillet i Tabel 8 under scenario 'traditionel'. For Nobilis har vi brugt en omdriftstid på 60 år, for nordmannsgran generelt 30 år, men 80 år for de arealer som var ældre end 30 år i 2004. Omdriftsforlængelsen i den naturnære drift blev fastlagt i relation til nuværende omdriftstider (Tabel 8). Tabel 8. Gennemsnitlige realiserede omdriftstider ved traditionel drift og forventede omdriftstider ved naturnær drift.
2.5.2 TræartsskifteOvergangen til naturnær skovdrift er forbundet med en ændring i træartssammensætning. Forholdet mellem nål og løv skal ændres fra nu 63:37 til 40:60 i løbet af de næste 100 år. Vi har estimeret en træartssammensætning om 100 år som opfylder dette kriterium (Tabel 9). I vores scenarier bliver træartsgrupperne rødgran, sitkagran og fyr derfor konverteret til løv ved afdrift (Tabel 10). De enkelte bevoksninger til konvertering bliver tilfældig udvalgt. Konverteringen sker med genkultivering efter renafdrift. Ved konvertering til løvtræ bliver PK-værdien justeret med forholdet mellem PK-middelværdien af de to træarter og reduceret til 80% for at tage højde for at nåletræsbevoksninger i dag i gennemsnit findes på lavere boniteter end løvtræsbevoksninger (Tabel 10). Tabel 9. Ændring i træartssammensætning i statsskovene ved overgang til naturnær skovdrift.
Tabel 10. Træartskonverteringsfaktorer.
2.5.3 Vedvarende skovdækkeVedvarende skovdække er en vigtig del af den naturnære drift. Renafdrifter skal undgås og erstattes af naturlig foryngelse. I bøg bliver naturlig foryngelse allerede brugt i den traditionelle drift. Udmøntet i vores scenarier betyder vedvarende skovdække derfor alene naturlig foryngelse af nål. Alle rødgran-, sitkagran- og ædelgranbevoksninger, som ikke konverteres til en anden træart, forynges derfor naturligt ved skærmstilling (ca. 200 ha per år). Skærmstillingsmetoden er beskrevet i afsnit 3.3. Renafdrift fortsættes i træartsgrupperne eg, fyr og andet nål. Samlet svarer det til en forventet reduktion i kultur på renafdrift fra 1500 ha årligt nu til 300 – 400 ha årligt i fremtiden. Kultur under skærm også ved konvertering til andre træarter forventes at tiltage i omfang men er ikke medtaget i vores scenarier. 2.5.4 Ekstensive foryngelserPå cirka halvdelen af det resterende renafdriftsareal (dvs. ca. 150 ha per år) forventes naturlig tilgroning at blive brugt, fortrinsvis på lave boniteter og i nål. Det forventes at naturlig tilgroning fører til en produktionsforsinkelse mellem 0 og 20 år, i middel 10 år. Naturlig tilgroning bruges på 22% af rødgranarealet på lave boniteter og ca. halvdelen af fyrretræsarealet på middelgode og gode boniteter. I konverteringen af nåletræsarealerne udelukker en række forskellige tiltag hinanden, f.eks. træartsskifte, skærmforyngelse, ekstensive foryngelser, åbne arealer og urørt skov. Det var derfor ikke i alle detaljer muligt at realisere de af Driftsplankontoret estimerede arealer for de enkelte tiltag. 2.5.5 Åbne arealer6000 ha skal konverteres til åbne arealer i løbet af de næste 100 år: 3500 ha bjergfyr, 1500 ha omorika, og 1000 ha rødgran på lave boniteter. Konverteringen sker som renafdrift ved omdriftsalderen. 2.5.6 PyntegrøntArealet med pyntegrønt reduceres fra nu 3100 ha (1500 ha nobilis, 1600 ha nordmannsgran) til 1000 ha (666 ha nobilis, 334 ha nordmannsgran). Dvs. for resten af arealet med pyntegrønt forlænges omdriftstiden til den, som gælder for træartsgruppen ædelgran. 2.5.7 Dødt vedSiden 1994 er der som regel blevet efterladt 3-5 store træer/ha i løvtræbevoksningerne som dødt ved ved hovedskovningen. Denne regel anvendes i den kommende naturnære drift for alle bevoksningstyper. I scenarierne efterlades derfor 4% af den stående vedmasse ved hovedskovningen til forfald (16% af den resterende vedmasse ved sidste hugst i skærmforyngelserne). Scenarierne efterlader dødt ved uden at følge kulstofpuljen videre. Vi har ikke inkluderet modeller, som beskriver nedbrydning af dødt ved og den tilknyttede frigivelse af kulstof. Kulstof bundet i dødt ved bliver derfor i skovene igennem hele simulationsperioden. 2.5.8 Urørt skovDer udlægges yderligere 1000 ha urørt skov og 1000 ha biodiversitetsskov i løbet af de næste 100 år, halvdelen i løvtræbevoksninger og halvdelen i nåletræsbevoksninger, generelt i de ældste bevoksninger. I vores scenarier har vi derfor i 2004 fredet en del af bevoksningerne med alder over 100 år. Af 2866 ha nål over 100 år blev 35% overført til urørt skov, af 5736 ha løv over 100 år blev 17% overført til urørt skov. 2.5.9 TyndingDet forventes at nåletræ tyndes hårdere i den naturnære drift, pga. fristillingen af fremtidstræer i stedet for hugst fra neden. Derfor øges i scenarierne tyndingsmængden for nål fra 60% af den løbende tilvækst i de traditionelle scenarier til 80% af den løbende tilvækst i de naturnære scenarier (I tilvækstoversigten for rødgran af C.M. Møller bliver 70% af den løbende tilvækst fjernet). For løvtræ forventes det ikke at tyndingsmængden ændrer sig. 2.5.10 Andre naturnære tiltagEn række andre naturnære tiltag, som vi forventer at have mindre indflydelse på kulstofbindingen kunne ikke kvantificeres og er derfor ikke medtaget i vores scenarier. Græsningsskoven skal udvides med 1000 ha i løbet af de næste 100 år. En kraftigere hugst og en lidt mindre tilvækst vil her sandsynligvis reducere kulstofbindingen i konverteringsperioden. Den naturnære skovdrift bygger meget på blandskov. I skovudviklingstypekataloget (S&N 2004) er fremtidens mål beskrevet som 100% blandskov med strukturvariation. Det er imidlertid ukendt om blandskov alene har effekter på kulstofbindingen, som er isoleret fra effekter af vedværende skovdække, træartsskifte eller omdriftsforlængelse. Vi har derfor ikke kvantificeret denne mulige effekt. Måldiameterhugst bliver introduceret som generelt hugstprincip i foryngelsesfasen i den naturnære drift. Det er usikkert om måldiameterhugst har andre effekter på kulstofbindingen end skærmstillingen. Derfor har vi ikke medtaget måldiameterhugst som enkelttiltag. Dræning kan have store effekter på kulstofpuljer i både træer og jorden. Handlingsplanen beskriver at grøfterne ikke bliver aktivt lukket.Grøftesystemerne falder naturligt til, men bliver eventuelt oprenset for at sikre stående værdier. Det forventes at 10.000 – 15.000 ha bliver mere våde i løbet af de næste 100 år. Selv om dette tiltag kan have stor betydning for kulstofpuljen, kan vi ikke kvantificere effekterne. Det må også forventes, at øget kulstofbinding i jorden til en vis grad kompenseres ved mindre kulstofbinding i træerne. Endelig forventes det, at forsumpningen først vil have fuld effekt sidst i simulationsperioden . Jordbearbejdningen har mere indflydelse på kulstofpuljen i jorden end i biomassen. I den traditionelle drift bliver jordbearbejdning brugt i bøg under skærm og på renafdrift, i alt på ca. 1500 ha. Arealet forventes at være det samme i fremtidens naturnære drift, nu mest under skærm. Men intensiteten reduceres så at det bearbejdede areal reduceres med 50% pga. overgang fra fladebehandling til stribevis eller punktvis behandling. 2.6 RisikoanalyserStormfald, brand, insekt- og svampeangreb kan ødelægge dele af skovarealet, sætte kulstof fri og føre til en ændring i aldersklassesammensætningen, som har konsekvenser for kulstofbindingen. Det er desværre ikke – eller kun med meget stor usikkerhed – muligt at forudsige disse store forstyrrelser. Mindre stormfald, som indtræffer kort før omdriftsalder og ikke overstiger den samlede hugst, kan antages at være inkluderet i scenarierne. Kun større stormfald, som enten rammer mange unge bevoksninger eller overstiger i summen den normale årlige hugst, har en effekt på det samlede resultat af scenarierne, fordi de forandrer aldersklassesammensætningen. Vi har simuleret to scenarier, som inkluderer stormfald for at vise effekten af stormfald på kulstofbindingen. Begge scenarier tager udgangspunkt i scenario 'Naturnær drift'. Det første scenario simulerer et meget stort stormfald i 2019. Det andet scenario simulerer 10 enkelte store stormfald med ti års mellemrum. Stormfaldene i de to scenarier overstiger enten med deres styrke eller med deres hyppighed stormfaldene fra de sidste 40 år. Vi har valgt disse ekstremer for at vise den maksimale effekt, som stormfald kan forventes at have på kulstofbindingen. Et meget stort stormfald i 2019 blev simuleret i scenario 'Naturnær drift & stormfald 2019'. I scenariet blev kun nåletræ væltet af stormen. 30% af alle bevoksninger (tilfældig udvalgt) med alder over 65% af omdriftsalderen blev renafdrevet, svarende til fladefald med efterfølgende genkultivering. Dette stormfald resulterede i en gennemsnitlig hugst i 5-års perioden på 1,16 mio. m3/år, hvilket svarer til en stormfaldsmængde på 3,8 gange den normale årshugst i denne periode. Til sammenligning har stormfaldet i december 1999, som var det hidtil største i Danmark og som har ramt statsskovene hårdere end resten af skovarealet, ført til en hugstmængde i 2000 som svarer til det dobbelte af den normale årshugst i statsskovene. Ti store stormfald blev simuleret i scenario 'Naturnær drift & stormfald'. Stormfaldene blev simuleret hvert tiende år fra 2009 til 2099. Til sammenligning har de sidste fire store stormfald (1967, 1981, 1999 og 2005) haft en gennemsnitlig afstand på 13 år. 10% af alle bevoksninger (tilfældig udvalgt) med alder over 65% af omdriftsalderen blev renafdrevet. Stormfaldene væltede en mængde på cirka 2 gange den normale årshugst i perioden, dog aftagende til 1,5 gange årshugsten i perioden hen mod slutningen af simulationsperioden pga. den aftagende nåletræsandel. Cirka halvdelen af stormfaldsmængden stammer fra de specificerede nåletræsbevoksninger, mens resten sætter sig sammen som den normale årshugst. Det tilfældige udvalg af bevoksninger i vores scenarier i stedet for et tilfældigt udvalg af vedmasser har til følge at stormfaldsmængderne varierer mellem gentagelser af samme scenario. Variationen er dog så lille, at de ikke har indflydelse på kulstofbindingen i relation til de andre scenarier. Vi har derfor valgt kun at præsentere resultater fra et scenario fremfor gennemsnittet af et antal gentagelser af samme scenario.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
