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极端干旱引起的针叶林枯死后森林碳储量的发展

背景
森林因其对社会的广泛好处而日益受到珍惜。除了作为木材来源外,它们还因其其他服务或功能而受到重视,包括娱乐、保水、为生物多样性提供栖息地、土壤保持等。由于林业具有减缓 CO 2的潜力,它已逐渐成为排放部门 LULUCF(土地利用、土地利用变化和林业)气候政策的一个组成部分管理森林生态系统中的排放和碳储存。《欧洲绿色新政》是欧盟于 2020 年批准的最新气候战略,它以多种方式将林业纳入其气候目标。它将新的欧盟2030年森林战略与欧盟生物多样性战略相结合,从而使生物多样性保护和气候行动的目标更加一致。

尽管近年来有越来越多的证据表明欧洲林业的碳汇下降[ 1 , 2 ]并且影响欧洲森林的干扰不断增加[ 3 ],但欧盟林业的气候雄心在谈判过程中逐渐增强:目前对林业的期望土地利用、土地利用变化和林业 (LULUCF) 部门的目标是到 2030 年实现 310 Mt CO 2当量的温室气体 (GHG) 排放抵消(欧盟法规 2023/839,[ 4 ])。尽管尚未通过,但正在就欧盟承诺进行密集谈判,即土地利用、土地利用变化和林业部门至少应补偿农业部门的温室气体排放(主要是非 CO 2到 2035 年,土地(农业和 LULUCF)联合部门内的牲畜和粪便管理排放)。这将遵循 AFOLU(农业、林业和其他土地利用;[ 5 ])早期的方法概念。

显然,实现缓解效果的主要重点在于欧盟及其各个成员国现有的管理森林[ 4 , 6 ]。在此背景下,捷克共和国似乎特别脆弱。近年来(2018-2021 年),捷克林业部门是欧盟中少数产生 CO 2排放的部门之一。这主要是由于前所未有的干旱[ 7 , 8 ]导致以挪威云杉为主的林分减少,这场干旱引发了自2018年以来的极端树皮甲虫灾难(早些时候在该国东部地区于2014/2015年开始)。结果,所需的卫生收获量从约 4.5 Mm 3大幅增加2014 年到 2020 年将增加到近 34 Mm 3 [ 9 ],这大大超过了目前的增长率。商品木材采伐总量(带皮)较之前水平增加了一倍多,到 2020 年达到最高 35.8 Mm 3,其中卫生采伐量占总采伐量的 95%。这一发展使捷克林业部门从2018年以来的过去几年转变为净排放源,此前捷克林业部门抵消了该国每年约6%的温室气体排放量[ 10 ]。2020年,当树皮甲虫灾难达到顶峰时,林业排放量占该国总排放量的11%(9%),不包括(含)采伐木材产品(HWP)的正排放效应。

欧洲森林,特别是中欧地区的森林,受到集约化管理。因此,森林管理是有效引导脆弱森林生态系统进行必要的适应,使其成为更具复原力的自然系统的重要工具,从而更好地应对不断变化的生长条件并可能从中受益。尽管当前的森林适应战略更好地将森林功能和服务纳入其目标[ 11 , 12 ],但实施进度和量化影响仍然不确定。因此,需要评估替代森林管理情景下的森林资源开发,以了解适应性管理对木材资源、森林结构和碳预算可能产生的影响。

在生物和非生物因素引起的重大或极端年度扰动的情况下估计生态系统碳储量变化是一项具有挑战性的任务,这需要广泛的强制性森林管理卫生干预措施。它需要使用适当的估计工具,能够评估所需时期内森林生态系统(地上和地下的生物量、死有机物,包括地上和地下的枯枝落叶和枯木以及土壤)的所有碳库的变化,空间尺度和时间分辨率。

在本文中,我们使用加拿大森林部门的碳预算模型(CBM-CFS3,[ 13,14 ],此处也表示为CBM )来估算 2018-2070 年期间的森林碳储量及其变化,使用一系列可能的管理和干扰情景。在此期间,2018-2021年代表了已知的森林干预制度,而2022-2070年是特定森林管理和云杉衰退情景下的真实预测期。CBM 最初是为了满足加拿大森林管理者和分析师的业务规模森林碳核算需求而开发的 [ 13 ],但很快就被欧洲国家采用和校准用于林业和碳核算目的 [ 15 , 16 ,17、18、19 ]。_ _ _ 特别重要的是创建欧洲数据库来描述模型的特定国家校准[ 20 ]。针对捷克共和国的情况,该模型早些时候经过专门校准,并用于捷克国家温室气体排放清单中土地利用、土地利用和林业部门的林业相关估算[ 21 , 22 ]。根据 IPCC 指南,决定将 CBM 作为捷克林业部门在 UNFCCC 国家温室气体清单中的三级估算方法 [ 23 , 24]] 的驱动因素是,只有这样的方法才能充分捕获所有森林生态系统碳库中的碳储量变化。这些措施动态地响应与卫生措施相关的集约管理干预措施,以解决该国针叶林大规模腐烂的问题[ 21 ]。

本研究的目的是使用与捷克国家林业部门温室气体排放清单一致的方法,量化适应性森林管理对森林资源在碳储量变化和CO 2排放方面的预期影响[ 22]。为此,我们使用了一组四种云杉森林顶枯情景和相关的采伐结构,从乐观(绿色)情景(假设当前灾难状况迅速改善)到逐步更为悲观的情景(红色、黑色)(假设灾难状况更加持续)和/或经常性(黑人代表)灾难期。适应性森林管理的其他分析影响包括树种组成的变化、收获潜力的发展以及森林年龄结构的变化。政策制定者需要这些信息来评估实施适应措施的进展,包括量化其在区域和国家范围内的影响。

结果
总体碳平衡和排放
图 1显示了该国基于各个碳库的所有 NUTS3 区域单位在所有四种情景下的碳平衡情况。2018-2021 年期间所有情景的预计碳平衡轨迹几乎相同,因为 CBM 用于估算的输入活动数据与捷克统计局已知(报告)的观测结果一致[9 ]。然而,2022年至2070年期间碳平衡出现差异,反映了特定情景的森林管理干预措施和假设。

图。1
图1
2018-2070 年期间四种情景(绿色、红色、黑色和黑色代表)的碳库变化。四个碳库(生物量、枯枝落叶、枯木、土壤)以条形显示,净总碳库变化(总计)以实心黑线显示

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绿色情景呈现出乐观的前景,显示该国正在从持续的树皮甲虫灾难中迅速恢复。2024年达到碳平衡收支平衡点,此后继续积累碳。到2070年的发展展示了现有木材资源的可持续利用,每年木材采伐量约为4.2 Mt C,相当于每年约17 Mm 3的可销售木材量。图1所示的碳库变化 还包括强度为 20-25% 的收获残留物的提取。

相比之下,更悲观的红色、黑色和黑色代表。情景描绘了该国森林碳平衡的较长恢复轨迹。继 2018-2021 年观察到的近期极端事件之后,在红色情景下,2030 年之后碳平衡变为正值,而黑色和黑色代表则为正。经历轻微延迟的场景(图 1)。对于黑人代表。在这种情况下,碳平衡周期性地变为负值,反映了预测期内每十年发生一次的预定干扰(树皮甲虫反复爆发加上长期干旱)。然而,除了这些周期性事件之外,在当前灾难稳定后的一段时间内,正碳平衡每年接近 1 Mt C,一直持续到 2070 年。红色和黑色情景下的固碳量反映出收获需求有所减少与树皮甲虫灾难期结束后实施的绿色方案(表 4 )相比。

图 2显示了以 CO 2当量表示的特定情景碳平衡。排放/清除单位。对于根据观测/报告的输入数据运行的 2018-2021 最初几年,所有情景中这 4 年的平均年排放贡献为 8.37 Mt CO 2当量/年。这与捷克共和国在 UNFCCC 最新国家温室气体清单报告 (NIR) 中报告的 4.A 类林地温室气体排放量相应平均值 9.34 Mt CO 2当量/年完全一致([ 10])。观察到的微小数量差异反映了对直立死树的更好处理(根据报告的数据推迟收获),并修改了用于抢救和计划收获的收获残留物的提取强度,这在 NIR 中尚未相应实施 [ 10 , 22 ] 。

图2
图2
2018-2020 年四种情景(绿色、红色、黑色、黑色代表)下的林业排放。2018-2021 年已知(报告)年份的数量几乎相同,预测(2022-2070 年)是针对具体情况的。负值代表 CO 2排放量的净汇

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2022 年至 2070 年预测期的以下部分反映了特定情景的驱动因素和假设。乐观的绿色情景显示,排放量迅速下降,并在 2025 年之前恢复到排放量汇,并且在预测期内的剩余时间内碳持续积累。它将达到-2.5 Mt CO 2当量/年以上,随后稳定在约1 Mt CO 2当量/年的水平。对于较为悲观的红色和黑色情景,排放量较最近(2021 年)观察到的水平下降较慢,这将使林业部门在 2030 年之后变成汇。此后,这两种情景显示了 CO 2 排放量的显着汇预测期的其余时间将保持在-3.5 和-4 左右的水平。公吨CO 2分别为当量/年。这对应于这两种情况中使用的更保守的收获需求,这意味着大约。每年生产16 Mm 3的商品木材(表 4)。最后,假设的黑人代表。包括反复发生的灾害扰动在内的情景显示,排放峰值反映了主要通过救助伐木干预措施提取的可用生物量(Dist. 3a、3b;表 2)。由于云杉生物量中的碳库逐渐减少,峰值逐渐下降,因为云杉的过度定期采伐需求显然无法得到满足(图 3)。

图3
图3
四种情景(相应面板中的绿色、红色、黑色和黑色代表)和 2018-2070 年期间按类型划分的实际收获量。卫生 A(全部)、B(点)代表两种类型的卫生采伐(表 5),间伐和最终砍伐是计划的采伐干预措施,障碍砍伐(仅适用于 2018 年 2022 年延迟一年)是砍伐障碍(死亡)站立的树木)。有关与收获相关的干扰类型的详细信息,请参阅表 2

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分配收获、其结构以及对蓄积量的影响
图 3总结了代表木材砍伐的个别扰动类型的特定情景收获。这些是中欧传统森林管理下计划的林业干预措施的间伐和最终砍伐。采伐(Dist. 3a;表 2)或未采伐(Dist. 3b;表 2)产生的卫生采伐是强制性的管理干预措施,必须优先于符合捷克森林法的计划管理干预措施,以尽量减少森林蔓延森林干扰并尽量减少环境和经济影响。2020 年,所有情景的最大收获量达到 8 Mt C/年。这对应于近 35.8 Mm 3的基本收获量据该国报道,提取的可销售木材量[ 24 ]。在模拟的最初四年(2018-2021)期间,这里使用的四种情景的收获水平实际上是相同的,无论是大小还是收获结构。此后,开发是针对特定场景的。

对于绿色情景,收获水平迅速下降,在本十年后半叶达到约 4 公吨碳/年的水平,并在预测期内直至 2070 年稳定在略低于 4.2 公吨碳/年。和黑色情景中,收获水平的减少速度明显更慢,并且收获仅在 2030 年代才稳定下来(图 3 ))。在模拟期结束时,其水平约为每年 4 Mt C。对于黑人代表。在这种情况下,要求的重复卫生采伐水平由截至 2018/2019 年各物种组的平均采伐量确定,由于几个 NUTS3 区域中云杉物种类别可采伐的生物量有限,分配的采伐量逐渐减少。在这种情况下,收成需求越来越无法满足,过去二十年的总体赤字(通常归因于云杉)超过 20%,在上一次反复发生的灾难中增加到 45% 以上。相比之下,除黑色情景外,所有其他情景的采伐需求均得到满足,但在预测期结束时,分配的云杉采伐会出现约 5% 的轻微赤字。这一趋势也解释了二氧化碳排放量不断增加的原因相对于图2中观察到的红色场景,黑色场景的 2汇点。

所有情景都显示了特定的采伐结构模式(图 3),显示了计划采伐干预措施(即特别是间伐和最终采伐)的贡献逐渐上升。据此,在绿色、红色和黑色情景下,卫生伐木的份额下降到过去几十年总收获量的约 25-29%,这一比例更为可接受。这相当于 2010 年代初期当前灾难发生之前观察到的卫生伐木比例。

图表中未显示单个物种对分配收获的贡献。在2019-2020年观测到的最极端年份,阔叶树种的份额仅占总收成的6%。在 2060 年代的最后一个模拟十年中,即绿色和红色情景预测期的最后十年,这一比例分别增加到约 40% 和 46%。

灾难年份历史最高收成水平对平均蓄积量的影响是可以检测到的(图 4 ))。在当前观察到的灾难和收成大幅增加(2018-2021 年)后出现初步下降之后,稳定模式反映了此后强加的收成强度。绿色情景显示,自本十年中期以来,生物量碳库已经趋于稳定。对于红色和黑色情景,活生物量碳库的下降更为明显,这两种情景应用了更高的卫生收获水平,并在模拟期的剩余时间内进行了恢复。最后,悲观的黑人代表。如果树木枯死现象反复出现,需要进行卫生采伐,将导致活生物量碳储量水平更严重下降,约为 2018 年观察到的初始生物量碳的 20%。相比之下,

图4
图4
预测期内相对于初始条件(2018 年)的相对规模对蓄积量(生物量)的具体情景影响

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改变物种组成和林龄结构
适应性森林经营情景的关键指标是物种组成的变化。其总结于图 5中。最关键的是减少和更换不稳定的云杉为主的林分。在绿色情景下,这些份额将从 2018 年最初的 50%(表 5 )下降到 2070 年的 32%。在红色和黑色情景下,云杉的份额下降更为显着,分别达到森林面积的 24% 和 20%。最后,最悲观的黑人代表。如果实施最严重的重复卫生采伐情景,到 2070 年,云杉的比例将仅限于 5%。这种下降可以通过其他所需树种(主要是有价值的阔叶树种和冷杉树种组)的增加来弥补(图 1)。 5 ).

图5
图5
四种情景(绿色、红色、黑色和黑色代表)和 2018-2070 年期间的物种变化。该百分比显示了 2070 年末脆弱挪威云杉的剩余份额。物种组——OLB(其他长寿阔叶树)、OSB(其他短命阔叶树),有关 物种分组的详细信息,请参阅表5

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云杉份额的下降是特定区域的,可以使用地图进行空间可视化(图 6)。除了云杉蓄积量可以忽略不计的布拉格地区外,2018 年至 2070 年间,脆弱的云杉份额下降幅度从 10%(例如,绿色方案的乌斯泰基地区)到几乎 100%(例如,黑色代表的维索基纳地区)。场景)跨各个 NUTS3 区域和场景(图 6)。显然,物种组成的变化与初始条件(2018年模拟开始时的云杉份额)和特定场景的采伐强度有关。

图6
图6
2018-2070 年期间四种情景下云杉份额的变化。该百分比显示了 2070 年末脆弱挪威云杉相对于 2018 年原始状态的剩余份额(上图)

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其次,这种变化反映了云杉栖息地的适宜性,这是由海拔决定的——在平均海拔最低的地区观察到最严重的下降,这反映了景观中的温度和湿度梯度。图 7明确探讨了这种关系。在 ASL 500 m 左右的低中位置云杉林分布区,观察到云杉损失较高。总体关系变为非线性,反映出模拟期间云杉生境适宜性对气候的依赖性逐渐​​加强:以云杉面积或生长蓄积量份额表示(图 7)。表3列出了各个 NUTS3 地区森林面积的平均海拔 。

图7
图7
红色情景中云杉份额的变化表现为各个 NUTS3 区域的地上生物量份额(AGB,左)或物种面积份额(右)。显示了 2018 年初始年份(实心符号)和 2070 年模拟期结束时的情况(空心符号)。显示了 NUTS3 地区云杉比例与森林面积平均海拔的关系,近似为线性(2018 年)或幂函数(2070 年)

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为应对当前该国发生的灾害而进行的集约采伐影响了森林立木蓄积量的年龄结构。四种情景下的预测延续了当前极端扰动时期的遗留影响,这种影响将在未来几十年内显现出来(图 8 ))。对于所有情景,相对于 2018 年的初始状态,2040 年和 2070 年左右第二和第三年龄段的林分面积分别显着增加。2040 年和 2070 年,第五和第六龄级(80-120 岁)成熟林分的代表性也明显下降,这是早期卫生砍伐增加的结果。这在黑人代表中尤其明显。设想。特别是对于模拟期结束时的绿色情景,老年林分(160 年以上)的代表性明显增加。这是由于采取了保护 120 年以上(针叶树)和 140 年(阔叶树)健康老林的生物多样性措施,并将其排除在计划收获之外。

图8
图8
2040年(左)和2070年(右)四种情景下森林年龄结构的发展相对于2018年的初始分布

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由于物种组成的强加变化,年龄结构的发展因物种而异。观察到的最显着的变化是模拟期间云杉比例的下降。相反,其他物种群体的代表性也会增加。物种组成的这种变化将影响年净增量(NAI),如云杉和冷杉树种组的例子所示(图 9)。高产云杉树种的 NAI 呈小幅下降趋势,从接近 11 m 3 /ha 下降至约 10 m 3/ha 或更少,适用于所有场景。这一趋势反映了立立木的老化以及生产力较低的老立木比例的增加。这主要体现在绿色方案中,其中还包括保留老树丛(表 4)。另一方面,冷杉树种群受益于造林力度的加大,其NAI很快就会达到与云杉一样的平均NAI水平,并最终由于年龄结构的更有利发展而在模拟期末超过它。 。

图9
图9
2020-2070 年期间云杉(左)和冷杉(右)物种组和情景(黑杉除外)的净年增量 (NAI)

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讨论
预计排放量和欧盟 LULUCF 法规下的承诺
该国自 2010 年代中期以来所经历的当前灾难,其范围和对捷克以云杉为主的森林造成的破坏性影响没有类似的历史记录[ 8 ]。就欧盟 LULUCF 法规所通过的承诺而言,这也是不幸的[ 4 , 6 ]。四种情景的碳平衡估算(图 1、图2)表明,捷克林业目前经历的历史上最大灾难的结束存在总体不确定性,这也使得由此产生的排放的近期发展具有不确定性(图1)。 .2  _)。特别重要的是本十年末的时期。这是因为欧盟 LULUCF 法规 841/2018 [ 6 ] 采用的 2021-2025 年核算设置及其新采用的修订版 839/2023 [ 4 ] 包括欧盟要实现的 -310 Mt 的减排目标2030 年土地利用、土地利用和林业部门,并为各个成员国制定了具体目标。由于就年度碳储量变化和相关的 CO 2通量而言,林业在土地利用、土地利用和林业部门中占据主导地位,大部分预期排放抵消仅由林业预计。预测表明,所采用的核算方案和预期的减排承诺对于捷克共和国的林业部门来说将是非常具有挑战性的。

值得注意的是,2025年前后的排放核算存在很大差异。2021-2025 年期间,各个欧盟成员国的林业排放量和清除量均按照所谓的森林参考水平 (FRL) 计算,该水平基于基于 2000-2009 年期间森林绩效的具体国家预测。事实证明,这种设置在技术上过于复杂,因此不透明[ 17 ],为一些国家提供了明显不合理的利益,并惩罚了其他国家(例如,参见[25]中的图12 )])。捷克共和国属于后一组。尽管有证据表明,令人震惊的森林灾难预计将影响该国-2020年后的履约情况,但欧盟委员会在其授权法案中调整了捷克共和国提议的FRL [ 26 ],无视捷克共和国关于必要性的论点考虑 2000-2009 年参考期观察到的收获趋势。这使得捷克 FRL 处于明显不切实际的水平 -6.137 (-4.739) Mt CO 2当量/年,包括(不包括)采伐木制品 (HWP) 的贡献。因此,这一国家温室气体核算基准变得比早期的森林管理参考水平(FMRL)-4.686 Mt CO 2更加严格eq./year,用于《京都议定书》森林管理核算第二个履约期 2013-2020 年。这种不幸环境的后果是预计在 2021-2025 年期间使用强制的 FRL 来计算CO 2去除单位的巨大赤字。根据乐观绿色情景的结果,估计该国森林的 CO 2平衡(图2)可能累计达到14.6 Mt CO 2当量。2021-2025 年期间。特定国家/地区的 FRL 额外增加了 23.7 Mt CO 2(不包括 HWP 贡献)。因此,预计捷克共和国的总赤字将下降至接近 38 Mt CO 2等式 2021-2025 年期间。这些估计不包括应纳入土地利用、土地利用变化和林业承诺的 HWP、其他土地利用类别和土地利用转变为林地的潜在贡献。这将略微改善总体估算,因为 HWP 和造林的年平均减排量合计达到 -1.75 Mt CO 2当量,潜在总贡献为 -8.7 Mt CO 2。这仍将导致约 29 Mt CO 2的累计赤字在本会计期间乐观且可能是最现实的绿色情景下。在会计过程中使用技术修正来缓解当前 FRL 的影响具有边际潜力。这是合理的,因为最近加强的国家温室气体排放报告明确涵盖了使用国家校准的 CBM 模型的所有碳库 [ 21 ]。修订后的土地利用、土地利用变化和林业法规[ 4 ]包括两篇旨在缓解2021-2025年排放核算中自然干扰影响的条款。然而,两者仍然无法用于捷克共和国:艺术。第 10 条(干扰条款)明确禁止将打捞伐木排除在会计之外,而使用第 10 条(干扰条款)。13(4) 取决于 CO 2的盈余土地利用、土地利用和林业在欧盟产生的信贷,这种情况不太可能发生[ 27 ]。

2026-2030 年期间,FRL 会计设置不再适用于欧洲成员国。它被新的欧盟 LULUCF 修订版 2023/839 [ 4 ] 中采用的更加稳健和公平的目标设定所取代,该目标设定基于 2025 年 NIR 提交报告中报告的 2021-2023 年排放和清除评估的部门绩效。对于 2026-2030 年五期,本研究中量化的绿色和红色情景下的温室气体排放量(图 2)显示,捷克林业的总平衡量分别为 -12.3 和 12.8 Mt CO 2当量。这相当于-2.5 和2.6 Mt CO 2当量。两种情景每年一次,该范围包括 -1.23 Mt CO 2的预期目标等式 修订后的 2030 年捷克林业 LULUCF 法规中规定了这一排放目标。因此,该国可能已经可以实现这一排放目标,同时考虑到造林和 HWP 可能产生的额外抵消。

值得注意的是,除了生物量之外,其他碳库在总碳预算中的贡献,无论从短期还是长期角度来看都很重要(图 1 ))。显然,枯木和枯枝落叶的重要性在收获季节增加,部分抵消了商品木材中提取的地上活生物量的损失。除了采伐残留物的部分外,枯木的积累还包括采伐树木的地下部分和未加工的直立枯木,以防技术采伐限制(如该国 2018-2021 年的情况),以满足过度的卫生采伐需求。接下来,通常建议有意积累枯木和死有机物,以增强生物多样性,防止养分退化并增加碳储存[ 28 ]。所有这些目标都在捷克林业的背景下得到了充分证实,那里的土壤仍然受到明显的干扰。29 , 30 ] 并且枯木的平均数量仍然很低 [ 31 ]。因此,增加死亡有机物和间接土壤的碳库——至少在中期[ 32 ]——除了增强生物多样性之外,还为早期集约化管理的森林带来了额外的缓解潜力。

捷克林业部门的长期前景和适应问题
长期展望对于评估适应性森林管理的实施情况、量化生长环境变化下森林资源变化的关键特征非常重要。我们对 2030 年至 2070 年的预测显示了在测试情景下可能的稳定路径,包括缓解功能以及森林资源稳定性和恢复力的增强。

乐观的绿色情景在模拟期间保留了最大比例的云杉,并且相对于该国当前树皮甲虫灾难之前的条件,收获量高于平均水平。具体而言,根据 2001 年至 2015 年期间的评估,平均年基本收获量达到 15.8 Mm 3的可销售量(树皮下),考虑到额外提取收获残留物,达到16.6 Mm 3 [ 9 , 22 ]。因此,在绿色、红色和黑色情景下可实现 16 或 17 Mm 3的目标年收成(表4 ))应达到或超过这些水平,同时保持可持续性并连续增加蓄积量和碳积累(假设的黑人代表除外)。场景(图 4)。

这对林业来说是一个积极的前景,因为大多数脆弱的云杉林将被更有弹性的冷杉树种和阔叶树所取代。冷杉树种组可以部分抵消云杉木材产量的缺失,这在很大程度上受到木材加工业的青睐[ 33 ]。它包括本土的银杉(Abies alba)和外来的花旗松(Pseudotsuga menziesii)。这两个物种在中欧条件下都表现出显着的抗旱能力、适应性和生产潜力[ 34 , 35 ]。至于欧洲赤松,尽管有一些报道称存在与气候变暖和营养有关的挑战[ 36],该物种预计将保留其目前的份额,因为它通常在沙质土壤和不适合其他树种的地点占据主导地位[ 37 ]。

阔叶树种对于中欧林业变得越来越重要,因为它们可以通过合理的管理实践从气候变化中受益[ 38 , 39 ]。阔叶树种比例的增加(图 5)以及推广的冷杉树种组,在绿色和红色情景模拟期结束时分别占总收获量的 45% 和 50% 以上。这与最近的采伐结构相比是一个重大变化,在“正常”条件下(2001-2015年)针叶树占89%,在当前(2018-2021年)灾难情况下高达95%以上[9 ]。

最后,在树种方面,应该强调的是,挪威云杉远未因中欧林业的条件而注定失败。然而,它需要敏感地选择合适的地点(海拔较高、其他地方涝渍和潮湿的地点),并使用基于连续覆盖林业系统[40]的小规模多样化管理的现代造林方法,避免砍伐,使用不规则的防护林和单株树木选择[ 39 , 41 ]。这将允许云杉在结构和物种丰富的多样化森林生态系统中进行个体或群体混合。这将使云杉在较宽的海拔梯度上保持合理的份额(图 7)由于场地条件的异质性,在未来几十年内也会出现这种情况,到 2070 年将达到绿色和红色情景所示的份额(图 5)。

如上所述的适应性管理还需要解决与当前广泛的砍伐及其在预期年龄结构中的遗留问题相关的挑战(图 8)。当然,它还包括使用先驱树种(SLB,表 5),帮助有效和多样化地恢复当前的砍伐区域 [ 42 ]。

除了适当选择树种和采用适当的管理外,还提出了有关增强生物多样性和缓解潜力的其他适应措施。其中之一是保留代表预留森林面积的旧林分[ 43 ],这在绿色情景中进行了初步评估。它导致的缓解效果稍小一些,在模拟期间的最后二十年中,每年减少约 200 kt C。这是由于年龄结构的变化以及林分老化造成的 NAI。图9也证明了这种效果 显示了云杉和冷杉的 NAI 示例,它们在森林面积方面具有截然不同的代表性趋势。显然,预留区域平衡了气候和生物多样性的考虑,应该权衡[ 44 ]。还要注意,完整的评估应包括HWP利用的替代效益和林业的替代功能[ 44 , 45 ],这里没有考虑这一点。

评估缓解潜力的其他考虑因素
有一系列可能的基于森林的缓解活动,可分为保护(避免毁林和退化)、管理(森林保护——划出区域、采伐制度和其他积极管理)、恢复(造林/再造林)和木材使用[ 43 ]。我们的情景包括保护和管理活动,但没有考虑恢复和木材使用,这是本研究的局限性。

至于植树造林,它带来了明显的缓解效益,但由于实际土地利用的限制,其对中欧地区的影响有限。相反,对于木材利用潜力尚未实现且国内木材加工业有限的国家来说,HWP对其替代(能源和材料)缓解效应的贡献[ 43 , 46 ]可能更为重要。这是因为根据所采取的政策,只有国内生产和使用的HWP才能计入欧洲成员国的排放目标[ 4 , 6 ]。这尤其适用于捷克共和国,由于目前木材产量增加,HWP 的贡献相对重要[22 ],但在不久的将来可能会减少,除非该国增加锯材和人造板的国内产量,并最大限度地减少未加工木材的大量出口。对 HWP 贡献以及当前管理情景的具体评估超出了本研究的范围。近十年来,HWP 贡献平均为-1.17 Mt CO 2当量,由于收获量大幅增加,这是一个相对较高的补偿量[ 10 ]。随着未来几年收成的下降,预计 HWP 的贡献也会下降,除非通过增加国内使用量和减少原木出口来补偿,这在所采用的核算方案中是有利的 [ 4 , 5 , 24]。

总体而言,我们的结果表明,一旦考虑到 HPW 的贡献,捷克林业的长期减排潜力可以显着帮助抵消农业(温室气体排放部门,包括牲畜和粪便管理)产生的排放,并且森林产量仍限制在约 16 Mm每年3次。然而,需要得到 LULUCF 部门内其他土地利用类别的合理土地利用管理的帮助 [ 47 ],这可能有助于实现这一排放目标,即至少将农业和 LULUCF 结合起来的排放中性土地部门,这是目前欧盟正在考虑为其成员国制定 2030 年后的计划。另一方面,修订后的 LULUCF 法规中保留了使用 FRL 的 LULUCF 会计设置 [ 4, 6 ] 仍然存在问题且极不公平。此外,土地利用、土地利用变化和林业法规及其目标仍然与(至少是中欧)林业的长期目标存在明显冲突,而短期缓解目标肯定无法推动这一目标。相反,它必须优先考虑适应战略,其中通过CO 2封存来缓解气候变化是重要但仍然是残余的森林功能之一。与早期过度以碳为中心的政策(例如前《京都议定书》)相比,这一点在气候智能型森林管理战略中日益突出[ 48 ]。

值得注意的是,我们的 CBM 模型评估在预测中并未明确考虑气候变化可能产生的影响。这是因为国家尺度的碳预算主要受到森林管理干预措施的影响,并且通常受到干扰制度的影响。具体而言,在该国,过去十年中每年木材采伐强度在 15 至 36 百万米3之间变化,而在这一规模上,国家层面的增量变化被假定为较小的数量级。这一假设基于近几十年来欧洲树木生长变化的经验证据(例如,[ 49、50、51])。然而,在可能的 RCP 情景(4.5 和 8.5)下,评估这些驱动因素的未来趋势及其对树木生理的影响仍然不确定,因为影响未来林分生长和森林生产力的复杂反馈总体上仍然不确定,并且超出了当前研究的范围。因此,任何可能的气候对树木增量和树木生理的影响都被忽略(假设数量中性),并且被认为太不确定,无法对影响未来林分生长的复杂反馈进行评估。通过适应性管理,根据当地条件选择适当的树种,并设计管理方案,重点考虑传统云杉林业及其未来几十年的重大变化,从而间接考虑气候影响。

结论
使用 CBM 预测进行的分析提供了受替代适应性管理和干扰情景影响的森林资源发展的近期和长期趋势的定量框架。显然,考虑到目前过度代表性的敏感云杉为主的历史上极端下降的程度,根据欧盟 LULUCF 法规为捷克林业设定的到 2025 年的近期减排目标将难以实现(但到 2030 年则情况较少)站立。然而,这些情景表明有可能出现持续的CO 2吸收,同时保留相当大的收获潜力,并显着改变森林结构,有利于更具弹性的树种,这将增强生物多样性并确保为社会提供其他预期的森林功能。

发布日期:2024-03-05