Vágásos erdő örökerdővé alakításának klímavédelmi hatásai – esettanulmány

A Párizsi Megállapodás és az EU Klímatörvénye ambiciózus éghajlatvédelmi célkitűzéseket határoz meg, amelyek következtében egyre nagyobb jelentőséget kapnak a földhasználathoz kötődő klímamitigációs megoldások. Az EU legújabb szén-dioxid eltávolításra és szénmegkötő gazdálkodásra vonatkozó rendelete (EU/2024/3012, CRCF) hangsúlyozza a biológiai sokféleség növelésének és az ökoszisztéma-alapú szénmegkötési megoldások elősegítésének kettős prioritását.

A rendelet az erdők szénmegkötésével kapcsolatos projekteket a Carbon Farming tevékenységek közé sorolja. Bár a rendelethez kapcsolódó módszertani útmutatók jelenleg még nem ismertek, az erdőgazdálkodás fejlesztése projektcsoporton belül valószínűsíthetően nagy jelentősége lesz majd az örökerdő üzemmódra történő áttérésnek, mint mitigációs szempontból kedvező beavatkozási lehetőségnek.

Az IPCC Hatodik Értékelő Jelentése (2022) az örökerdő gazdálkodást az ígéretes klímamitigációs intézkedések közé sorolja, amely számos ökoszisztéma szolgáltatást képes biztosítani, és alternatívát kínál a vágásos erdőgazdálkodással szemben (Csépányi 2017, Lundmark et al. 2016, Tahvonen 2009, Kuuluvainen et al. 2012, Pukkala et al. 2012). Az örökerdő gazdálkodás szénmérlegre gyakorolt hatása a vágásos erdőgazdálkodáshoz képest kevésbé kutatott (Lundmark et al., 2016), egyes tanulmányok a szénegyenlegre gyakorolt pozitív hatásokról számolnak be (Lindroth et al. 2012, Pukkala 2014). Ezzel szemben Lundmark és munkatársai (2016) megállapították, hogy összehasonlítható növekedést, fakitermelési intenzitást és fatermék-profilt feltételezve, a vágásos és az örökerdő üzemmód hasonló hosszú távú éghajlatvédelmi előnyöket biztosít. Eredményeik szerint a fatermőképesség és a fahasználat sokkal jelentősebb befolyást gyakorolnak a szénegyenlegre, mint magának az üzemmódnak a megváltoztatása. Ugyanakkor Roth és munkatársai (2023) kiemelik, hogy a különböző erdőkezelési gyakorlatok befolyásolják a talaj szerves szén felhalmozásának mértékét és tartósságát, ami hatással van az egyes üzemmódok klímamitigációs potenciáljára is.

Hazánkban Csépányi (2017) értékelte az örökerdő gazdálkodás gazdasági hatékonyságát a vágásos üzemmódhoz viszonyítva, arra a következtetésre jutva, hogy a folyamatos erdőborítást biztosító módszerek képesek lehetnek elérni a hagyományos rendszerek gazdasági hozamát bükk (Fagus sylvatica) és csertölgy (Quercus cerris) faállományok esetében (Csépányi 2017, Csépányi és Csór 2017). A Pilis Lék kísérlet célja, hogy vizsgálja a folyamatos erdőborítású gazdálkodás erdőszerkezetre és ökoszisztémaszolgáltatásokra gyakorolt hatásait (Horváth et al. 2023, Aszalós et al. 2023).

Az erdők szénmérlegének modellezése

A fenntartható erdőgazdálkodás, amely megteremti a társadalmi, ökológiai és gazdasági előnyöket egyensúlyát a kortárs erdészeti gyakorlat középpontjában áll (MCPFE 2003, Duncker et al. 2012). Számos tanúsítási rendszer az erdő globális szénciklushoz történő hozzájárulását tartja a fenntartható gyakorlat kulcsfontosságú mutatójának (Forest Stewardship Council 2004). Ezzel összefüggésben egyre nagyobb szükség van pontos szénforgalmi előrejelzésekre a nemzetközi jelentéstételi szabványoknak megfelelően (Kurz et al., 2009), amint azt a Párizsi Megállapodás és az EU 2018/841 rendelete is tükrözi, amely előírja a kezelt erdőterületekről származó kibocsátások és szénmegkötések elszámolását (Grassi és Pilli 2017). Ugyanakkor az EU CRCF rendelet szerinti önkéntes karbon tanúsítási keretrendszerének bevezetésével egyre fontosabbá válik az erdőrészlet szintű szénmérleg modellezés is.

Az erdő-szénciklus modellek általában a fotoszintézist szimulálják (pl. 3-PG, Landsberg és Waring 1997; BIOME-BGC, Running és Gower 1991; CENTURY, Metherall et al. 1993; TEM, Tian et al. 1999) vagy empirikus fatermési függvényeket alkalmaznak (pl. EFISCEN, Nabuurs et al. 2000; CO2FIX, Masera et al. 2003; FORMICA, Böttcher et al. 2008). A Forest Industry Carbon Modell (FICM; Borovics et al. 2024) egy országspecifikus szénmérleg-modell, amelyet az ErdőLab projekt (Borovics 2022) keretében hoztunk létre. A modell Örökerdő modulja (Király és Borovics 2024) lehetővé teszi vágásos és örökerdő üzemmódban kezelt erdőterületek szénmérlegének összevetését.

Örökerdő üzemmódra történő áttérés klímamitigációs hatásértékelése az FICM modell felhasználásával

Jelen tanulmányunk célja az, hogy elemezzük 10 hektár vágásos erdő örökerdővé alakításának klímavédelmi előnyeit. Ehhez az FICM modellezési keretrendszer alkalmazásával összehasonlítjuk a két különböző erdőkezelési stratégia szénmérlegét és klímamitigációs hatásait. A szénmegkötést, széntárolást és az emissziókat az erdei széntárolók esetében (biomassza, elhalt szerves anyag és talaj) a FICM modell vágásos és örökerdő moduljainak használatával elemeztük. A fakitermelést követően nem vizsgáltuk a fatermékek széntárolását, sem a termék- és energiahelyettesítési hatásokat, mivel a CRCF rendelet szerint ezek Carbon Farming projektekben nem elszámolhatóak.

Két 10 hektáros kocsánytalan tölgy (Quercus petraea) erdőrészlet szénegyenlegét vizsgáltuk a 2025-2050 időszakban. Az egyik erdőrészlet esetében a faállomány kiindulási kora 60 év volt, míg a másik esetben 110 év. Prognosztizáltuk a teljes szénkészletet és az éves szénmegkötést mind vágásos üzemmódban tartás, mind pedig örökerdő üzemmódra történő áttérés esetében. Emellett értékeltük a 2030-as és 2050-es éghajlatvédelmi céldátumokhoz tartozó teljes klímamitigációs potenciált annak érdekében, hogy felmérjük, milyen hatással lehet az üzemmód váltás a klímacélok elérésére.

Eredményeink azt mutatják, hogy mind a vágásos, mind az örökerdő üzemmódban a szénmegkötés túlnyomó része a biomassza széntárolóban történik, melyet a talaj követ. A vágásos erdőgazdálkodás jelentős kibocsátást eredményez a véghasználat évében, míg az örökerdő gazdálkodás kiegyensúlyozottabb szénegyenleget mutat (1. ábra). Amikor az üzemmód váltás az állomány 60 éves korában történik, akkor a biomasszában tárolódó szénkészlet tovább növekszik körülbelül további 130 évig, majd ezt követően stabilizálódik. Ugyanakkor a 2050-ig vizsgált időszakban az örökerdő üzemmódban kezelt erdő szénkészlete a vágásos üzemmódban kezelt erdő szénkészlete alatt marad (2. ábra). Amennyiben 110 éves korban történik meg az üzemmód váltás, akkor az élőfakészlet csökkenni kezd és folyamatosan csökken 2155-ig, amikor stabilizálódik. Mivel a vágásos üzemmódban tartott erdőt 120 éves korban véghasználnánk, így itt egy jelentős kibocsátás jelentkezik. Ezzel szemben az örökerdő gazdálkodás kiegyensúlyozottabb szénmérleget tart fenn (1. ás 2. ábra).

Eredményeink azt mutatják, hogy az idős vágásos erdő örökerdővé alakítása 2050-ig pozitív éghajlatvédelmi hatással jár, míg a középkorú vágásos erdő örökerdővé alakítása szénmegkötési deficitet eredményez (2. ábra). Ez a tendencia a vágásos erdő örökerdővé alakításához kapcsolódóan kiszámított klímamitigációs potenciál értékekben is megfigyelhető (3. ábra). Hogyha a vágásos üzemmódú erdőrészletet 60 éves korában alakítjuk át örökerdővé, a klímamitigációs potenciál a 2025–2030 és a 2031–2050 közötti időszakokban is negatív, ami azt jelzi, hogy ezekben az időszakokban a vágásos gazdálkodás kedvezőbb szénmérleget eredményezne. Ezzel szemben, ha a vágásos erdőt 110 éves korában alakítjuk át örökerdővé, akkor a mitigációs potenciál értéke pozitív a 2031–2050 időszakban, ami azt mutatja, hogy ez az átalakítás középtávon támogatja az éghajlatváltozás mérséklését. Ugyanakkor meg kell jegyezni, hogy a 2025–2030 közötti időszakban még ebben az esetben is negatív mitigációs potenciál érték figyelhető meg, tehát ebben az időszakban az örökerdővé alakítás csökkenti a szénmegkötő kapacitást a vágásos üzemmódban tartáshoz képest.

Következtetések

Tanulmányunk eredményei fontos szempontokat nyújtanak az örökerdővé alakítással kapcsolatos Carbon Farming projektek tervezése szempontjából, ugyanis azt mutatják, hogy míg az idős vágásos erdők örökerdővé történő átalakítása 2050-ig pozitív éghajlati előnyökkel járhat, addig a középkorú vágásos erdők örökerdővé alakítása deficitet jelenthet a szénmegkötés szempontjából, különösen rövidebb távon. A vágásos erdők és az örökerdők szénmegkötési profiljának eltérései jól szemléltetik a gazdálkodási gyakorlatok, az erdő életkora és a szénegyensúly közötti összetett kölcsönhatásokat. Eredményeink arra engednek következtetni, hogy bár az örökerdő gazdálkodás hatékonyan hozzájárulhat az éghajlatváltozás mérsékléséhez, az átalakítás időzítése kulcsfontosságú tényező a mitigációs hatások szempontjából. Ugyanakkor fontos kiemelni, hogy az EU CRCF rendeletének szabályozása szerint nem csak a szénmegkötést, hanem a biológiai sokféleséghez kapcsolódó társ-előnyöket is vizsgálni szükséges egy Carbon Farming projekt esetében. Ebből a szempontból a vágásos erdő örökerdővé alakítása kiemelten preferált lehet, így elképzelhető, hogy az EU Bizottság az erre vonatkozó módszertani útmutatóban alacsonyabb bázisértéket (baseline) határoz majd meg örökerdő gazdálkodás esetében, mint vágásos üzemmódra vonatkozóan, ezzel premizálva a szénmegkötéshez társult egyéb ökoszisztéma szolgáltatásokat.

Összefoglalva, tanulmányunk rávilágít az erdőgazdálkodási üzemmód, az erdő életkora és a szénmérleg közötti komplex összefüggésekre. A vágásos erdők örökerdővé történő átalakításának stratégiai megtervezésével és az időzítés megfelelő megválasztásával optimalizálhatók a szénmegkötési eredmények, és hozzájárulhatunk a klímamitigációs célok eléréséhez. Az EU CRCF rendeletét figyelembe véve elengedhetetlen olyan éghajlatvédelmi intézkedések kidolgozása és megvalósítása, amelyek összhangban vannak a 2050-es klímacélokkal, és erdőrészlet szinten tervezhetők és kivitelezhetők. Ebben az összefüggésben az FICM modell Örökerdő modulja értékes eszközként szolgálhat a projekciók és a tervezés fázisában.

Köszönetnyilvánítás

A 2024-2.1.1-EKÖP-2024-00007 számú projekt a Kulturális és Innovációs Minisztérium Nemzeti Kutatási Fejlesztési és Innovációs Alapból nyújtott támogatásával, az EKÖP-24-3-II pályázati program finanszírozásában valósult meg.

Szerződésszám: EKÖP-24-3-II-SOE-14 (RH-75-1-25/2024).

Szerzők: KIRÁLY Éva¹ – BOROVICS Attila^1
1 Soproni Egyetem Erdészeti Tudományos Intézet, 9600 Sárvár, Várkerület 30/A.
Levelező szerző: Király Éva, email: kiraly.eva.ilona@uni-sopron.hu

Szakirodalmi források

1. Aszalós, R., Kovács, B., Tinya, F., Németh, Cs., Horváth, Cs.V., Ódor, P., 2023. Canopy gaps are less susceptible to disturbance-related and invasive herbs than clear-cuts: temporal changes in the understorey after experimental silvicultural treatments. For. Ecol. Manage. Volume 549 (2023), 121438 https://doi.org/10.1016/j. foreco.2023.121438. ISSN 0378-1127.
2. Borovics A, Király É, Kottek P. 2024. Projection of the Carbon Balance of the Hungarian Forestry and Wood Industry Sector Using the Forest Industry Carbon Model. Forests. 2024; 15(4):600. https://doi.org/10.3390/f15040600.
3. Borovics, A., 2022. ErdőLab: a Soproni Egyetem erdészeti és faipari projektje: fókuszban az éghajlatváltozás mérséklése. Erdészeti Lapok 157 (4), 114–115, 2.
4. Böttcher, H., Freibauer, A., Obersteiner, M., Schulze, E.D., 2008. Uncertainty analysis of climate change mitigation options in the forestry sector using a generic carbon budget model. For. Ecol. Manage. 213, 45–62.
5. Király, É.; Borovics, A., 2024. Implications for Greenhouse Gas Balance in Converting Ten Hectares of Rotation Forest to Continuous Cover Management. Hungarian Agricultural Research: Environmental Management Land Use Biodiversity 34: 3-4 pp. 4-10., 7 p.
6. Csépányi, P., 2017. Örökerdő-gazdálkodás ökonómiai sajátosságai Bükkösökben és cseresekben a Pilisi Parkerdő Zrt-nél. Doktori értekezés Sopron.
7. Csépányi, P., Csór, A., 2017. Economic Assessment of European Beech and Turkey Oak Stands with Close-to-Nature Forest Management. Acta Silvatica et Lignaria Hungarica: An Int. J. Forest, Wood Environmen. Sci. 13 (1), 9–24. ISSN 1786-691X.
8. Duncker P.S., Barreiro S.M., Hengeveld G.M., Lind T., Mason W.L., Ambrozy S., Spiecker H. 2012. Classification of Forest Management Approaches: A New Conceptual Framework and Its Applicability to European Forestry, Ecology and Society 17 (4), 51.
9. Forest Stewardship Council, 2004. National Boreal Standard. Forest Stewardship Council Canada, Accredited Standard, August 6.
10. Grassi G; Pilli R. 2017. Method applied by the JRC for projecting forest GHG emissions and removals based on the “continuation of current forest management”. EUR 28623 EN. Luxembourg (Luxembourg): Publications Office of the European Union; doi:10.2760/844243
11. Horváth Cs, V., Kovács, B., Tinya, F., Schadeck Locatelli, J., Németh, Cs., Crecco, L., Illés, G., Csépányi, P., Ódor, P., 2023. A matter of size and shape: microclimatic changes induced by experimental gap openings in a sessile oak–hornbeam forest. Sci. Total Environ. Volume 873, 162302 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.162302. ISSN 0048-9697.
12. IPCC, 2022. Sixth assessment report, climate change 2022: mitigation of climate change, the working group III contribution. Chapter 7 agriculture. Forestry, and Other Land Uses (AFOLU). IPCC.
13. Kurz, W.A., Dymond, C.C., White, T.M., Stinson, G., Shaw, C.H., Rampley, G.J., Smyth, C., Simpson, B.N., Neilson, E.T., Trofymow, J.A., Metsaranta, J., Apps, M.J., 2009. CBM-CFS3: a model of carbon-dynamics in forestry and land-use change implementing IPCC standards. Ecol. Model. 220, 480–504.
14. Kuuluvainen, T., Tahvonen, O., Aakala, T., 2012. Even-aged and uneven-aged forest management in boreal Fennoscandia: a review. Ambio 41, 720–737.
15. Landsberg, J.J., Waring, R.H., 1997. A generalized model of forest productivity using simplified concepts of radiation-use efficiency, carbon balance and partitioning. Forest Ecol. Manage. 95, 209–228.
16. Lindroth, A., Vestin, P., Sundqvist, E., Mölder, M., Bath, A., Hellström, M., Weslien, P., 2012. Clear-cutting is causing large emissions of greenhouse gases-are there other harvest options that can avoid these emissions? EGU General Assem. Confer. Abstr. 14, 7578.
17. Lundmark, T., Bergh, J., Nordin, A., et al., 2016. Comparison of carbon balances between continuous-cover and clear-cut forestry in Sweden. Ambio 45 (Suppl 2), 203–213. https://doi.org/10.1007/s13280-015-0756-3.
18. Masera, O.R., Garza-Caligaris, J.F., Kanninen, M., Karjalainen, T., Liski, J., Nabuurs, G.J., Pussinen, A., de Jong, B.H.J., Mohrenf, G.M.J., 2003. Modelling carbon sequestration in afforestation, agroforestry and forest management projects: the CO2FIX V.2 approach. Ecol. Model. 164, 177–199.
19. Metherall, A.K., Harding, L.A., Cole, C.V., Parton, W.J., 1993. CENTURY Soil Organic Matter Model Environment Technical Documentation, Agroecosystem Version 4.0, Great Plains System Research Unit, Tech. Rep. No. 4. USDA-ARS, Ft. Collins.
20. Ministerial Conference on the Protection of Forests in Europe, Liaison Unit Vienna and UNECE/FAO (MCPFE). 2003. Improved pan-European indicators for sustainable forest management as adopted by the MCPFE Expert Level Meeting 7–8 October 2002, Vienna, Austria. http://www.mcpfe.org/files/u1/publications/pdf/improved_indicators.pdf.
21. Nabuurs, G.J., Schelhaas, M.J., Pussinen, A. 2000. Validation of the European Forest Information Scenario Model (EFISCEN) and a projection of Finnish forests. Silva Fenn. 34 (2), 167–179.
22. Pukkala, T., 2014. Does biofuel harvesting and continuous cover management increase carbon sequestration? Forest Polic. Econ. 43 (2014), 41–50. https://doi.org/10.1016/j.forpol.2014.03.004, 1389-9341.
23. Pukkala, T., Lahde, E., Laiho, O., Pukkala, T., 2012. Continuous cover forestry in Finland—recent research results. In: Gadow, K. (Ed.), Continuous Cover Forestry. Springer, pp. 85–128.
24. Roth, E.M., Karhu, K., Helmisaari, H.S., Tuittila, E.S., Koivula, M., 2023. How do harvesting methods applied in continuous-cover forestry and rotation forest management impact soil carbon storage and degradability in boreal Scots pine forests? For. Ecol. Manage. 544 (121144), 1–13. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2023.121144. 
25. Running, S.W., Gower, S.T., 1991. FOREST-BGC, A general model of forest ecosystem processes for regional applications. II. Dynamic carbon allocation and nitrogen budgets. Tree Physiol. 9, 147–160.
26. Tahvonen, O., 2009. Optimal choice between even-and uneven-aged forestry. Nat. Resour. Model 22, 289–321.
27. Tian, H., Melillo, J.M., Kicklighter, D.W., McGuire, A.D., Helfrich, J., 1999. The sensitivity of terrestrial carbon storage to historical climate variability and atmospheric CO2 in the United States. Tellus Ser. B 51, 414–452.