Post on 06-Apr-2016
Quellen: Buchenzentrum Mühlhausen; Mund
F+E-Vorhaben:
Ökosystemleistungen naturnaher Wälder in der Wald- und Klimapolitik
Auswirkungen des Verzichts auf stoffliche und energetische Holznutzung in
ehemals bewirtschafteten Wäldern auf die Kohlenstoffbilanz des
Wald- und Holzsektors in Deutschland
Quellen: Buchenzentrum Mühlhausen; Mund
Gemeinschaftsprojekt
Georg-August-Universität Göttingen &
Thüringer Landesanstalt für Wald, Jagd und Fischerei
Gefördert durch das Bundesamt für Naturschutz (BfN) mit Mitteln des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU)
Laufzeit: 15. August 2011 bis 31. Juli 2013
Projektdaten
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ProjektleitungProf. Dr. C. AmmerAbt. Waldbau und Waldökologie der gemäßigten Zonen, Universität Göttingen
Ansprechpartner Dr. Martina MundAbt. Waldbau und Waldökologie der gemäßigten Zonen, Universität Göttingen Büsgenweg 1, 37077 Göttingen, Tel: 0551-393671E-Mail: martina.mund@forst.uni-goettingen.de
Ingolf Profft Sachgebiet: Klimaschutz und KlimafolgenThüringer Landesanstalt für Wald, Jagd und FischereiJägerstraße 1, 99867 Gotha, Tel: 03621/225 152E-mail: ingolf.profft@forst.thueringen.de
Projektdaten
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Übersicht
Hintergrund
Ziele
Methoden
Zeitplan
Globale Fossile CO2 Emissionen
Friedlingstein et al. 2010, Nature Geoscience; Gregg Marland, Thomas Boden-CDIAC 2010
2009: Emissions:8.4±0.5 PgCGrowth rate: -1.3%1990 level: +37%
2000-2008Growth rate: +3.2%
2010 (projected):Growth rate: >3%
CO2 e
miss
ions
(Pg
C y-1
) CO2 em
issions (Pg CO2 y
-1)
Growth rate1990-1999
1 % per year
Growth rate2000-2009
2.5 % per year
Time (y)
Verbleib der anthropogenen CO2 Emissionen (2000-2009)
1.1±0.7 PgC y-1
+7.7±0.5 PgC y-1
2.4 PgC y-1
27%Calculated as the residual of
all other flux components
4.1±0.1 PgC y-1
47%
26%2.3±0.4 PgC y-1
Average of 5 models
Global Carbon Project 2010; Updated from Le Quéré et al. 2009, Nature Geoscience; Canadell et al. 2007, PNAS
Quellen: Buchenzentrum Mühlhausen; Mund
BUND (Pressemitteilung, Dezember 2009): „Verschiedenste Studien zeigen, dass die Kapazität zur Speicherung von Kohlenstoff mit dem Alter des Waldes ansteigt und nicht absinkt.“ Forderung: Reduktion der Holzeinschläge
Rock & Bolte (vTI) (AFZ-DerWald 2011): „Jeder Nutzungsverzicht im Wald ist im Gegenzug mit Emissionen verbunden und deshalb für den Klimaschutz negativ.“
Hintergrund
Bauholz oder Totholz – was ist nun besser für den Klimaschutz?
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C-BilanzHolznutzung / -produkte
C-Vorräte in Holz-produkten
Substitutionseffekte I) MaterialII) fossile Energieträger
C-BilanzÖkosystem Wald
Lebende Biomasse Totholz Boden-C Wachstum Abbau org. Substanz
Hintergrund
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Nationale Strategie zur Biologischen Vielfalt der Bundesregierung (2007)
Ziel: 5 % der deutschen Waldfläche sollen bis 2020 zugunsten des Schutzes und der Förderung der Biodiversität einer natürlichen Entwicklung überlassen werden
Hintergrund
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Forstwirtschaft
Spannungsfeld oder Win-Win Situtation?
Biodiversitäts-schutz
Konflikte oder Synergien?
Hintergrund
Klimaschutz
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(1) Flächengenaue Gesamt-C-Bilanz des Verzichts auf stoffliche und energetische Nutzung von Waldbeständen am Beispiel ausgewählter, bewaldeter Modellregionen
(2) Entwicklung von Algorithmen mit deren Hilfe die Gesamt-C-Bilanz der tatsächlichen Flächenkulisse des 5%-Ziels in Deutschland berechnet werden kann
(3) Bewertung des Verzichts auf stoffliche und energetische Nutzung von Waldbeständen hinsichtlich der Klimaschutzrelevanz
Ziele
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Ziele
(4) Identifikation von Synergien und Konflikten zwischen Biodiversitätsschutz im Wald und den Ökosystemdienstleistungen „Holzproduktion“ und „Kohlenstoffsequestrierung“
(5) Vorschläge für eine Optimierung der Flächenkulisse des 5%-Ziels zugunsten des Biodiversitäts- und Klimaschutzes
Methoden
Flächengenaue und vorhandene Daten, stratifiziert nach Standorteigenschaften, Baumartenzusammensetzung, Schutzzielen und Bewirtschaftung
vollständige C-Bilanz: Ökosystem (Uni Göttingen) & Holzprodukte (TLWJF)
Bewirtschaftungsszenarien
a) schirmschlagartigen Bewirtschaftung (Altersklassenwald)
b) plenter- oder femelwaldartige Bewirtschaftung
Methoden
c) Überführung von Buchenaltersklassenwald in plenter- oder femelwaldartige Bewirtschaftung mit Beteiligung anderer Laubbaumarten
d) Mittelgebirge: Überführung Fichtenforste in plenter- oder femelwaldartig bewirtschaftete Bergmischwälder (gemäß Baumartenempfehlungen der TLWJF zur Anpassung an den Klimawandel)
e) evtl. historische Nutzungsformen: Mittelwald
Quantifizierung von Unsicherheiten
(bedingt z.B. durch Datenbasis, natürlicher Variabilität, Methodenwahl und Extrapolationen, Marktschwankungen, technische Innovationen etc.)
Methoden
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Modellregionen
(1) Hainich (Muschelkalk mit Lössablagerungen unterschiedlicher Mächtigkeit, basenreiche bis mäßig basenreiche, mäßig trockene bis mäßig frische Standorte)
(2) Hohe Schrecke (Buntsandstein mit Lösseinfluss, mäßig basenarme, trockene bis mäßig trockene Standorte)
(3) Biosphärenreservat Vessertal-Thüringer Wald (basenarme, mäßig frische bis frische Standorte)
Methoden
Zeitplan
2011• Evaluierung vorhandener Daten & Kennzahlen
• Homogenisierung & Standardisierung Daten und Datenformate
• Erstellung einer Datenbank und Verschneidung der räumlichen Daten
2012• Berechnung der C-Vorräte und –Flüsse im Wald• Holzabnehmerstruktur, Prozess- und Verarbeitungskennzahlen
• Geländeansprachen von Stammholzdimension und -qualität
• Definition waldbaulichen Pflege- und Bewirtschaftungsmaßnahmen
• Berechnung der C-Vorräte und –Flüsse im Holzproduktsektor• Energieverbrauch & Treibhausgasemissionen durch Bewirtschaftung
• Substitutionskennzahlen & -potentiale für die Holzverwendung
Ende 2012• Bei Bedarf ergänzende Datenerhebungen im Gelände
• Evaluierung geeigneter Wald-Modelle und Anpassung der Modelle
• Zusammenführung der Ergebnisse des Wald- und Holzsektors und Extrapolation der Bilanzen auf die nächsten 50 Jahre
2013• Entwicklung von Algorithmen zur operativen Bilanzierung der Gesamt-C-Bilanz von Prozessschutzflächen
• Bewertung der Klimarelevanz des Nutzungsverzichts
• Identifikation von Win-Win Situationen oder Konflikten
• Optimierungsvorschläge für Flächenkulisse des 5% Zieles
• Abschlussbericht und Publikationen
Zeitplan
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F+E-Vorhaben: Ökosystemleistungen naturnaher
Wälder in der Wald- und Klimapolitik
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Begrifflichkeiten
Ökosystemfunktionen ecosystem functioning, ecosystem properties Hooper et al. (2005)
= Größe aller Kompartimente des Ökosystems (z. B. Biomasse, Vorräte an C, N, Kationen im Boden)
& alle Prozesse, d.h. alle Material- und Energieflüsse, zwischen den Kompartimenten(z.B. Wachstum, Nährstoff- und Wasserkreisläufe)
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Ökosystem(dienst)leistungen ecosystem goods and services (Hooper et al. 2005)
= Leistungen im Sinne von Gütern, die einen direkten Marktwert haben(z. B. Baumaterial, Energie, Nahrung, Medizin)
& Dienstleistungen, die direkt oder indirekt menschlichen Bedürfnissen und Unternehmungen zu Gute kommen. (z.B. Kohlenstoffsequestrierung, Erosionsschutz, Wasser-speicherung und –filterung)
Begrifflichkeiten
C-Vorräte BaumbiomasseBuchen(-laubmisch)-wälder der temperaten Zonen
Even-aged managed stands
Stand age (years)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Car
bon
stoc
ks (t
C h
a-1 )
0
50
100
150
200
250
300 Uneven-aged forests
Car
bon
stoc
ks (t
C h
a-1 )
0
50
100
150
200
250
300
Managedstands
Primary forests
Unmanaged stands
Favourable site conditionsLess favourable site conditions
Altersklassenwald Ungleichaltrige Wälder
Plenterwald Reservate PrimärwälderBestandesalter (Jahre)
C-V
orrä
te (t
C h
a-1)
Mund 2004
Ungünstige StandorteGünstige Standorte
Wachstum (NPP) NP Hainich
Mund et al. 2010, Mund et al. unpublished
Year
2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012
NP
P (g
C m
-2 y
ear-1
)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900Modeled (Kutsch)
Dendrometers + Exp. + litter fall
Wood NPP
Inventory+ Exp.+litter fall
Total NPP
Mean +/- 95% intervall
InventoryInventory
Dendrometer
Wachstum (NPP) NP Hainich
Kutsch et al. 2008, Mund et al. 2010, Mund et al. unpublished
Year
2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012
NP
P (g
C m
-2 y
ear-1
)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900Modeled (Kutsch)
Dendrometers + Exp. + litter fall
Wood NPP
Inventory+ Exp.+litter fall
Total NPP
Mean +/- 95% intervall
InventoryInventory
Dendrometer
NEPWood NPP
Mund unpublished
Vergleich C-Flüsse
Bewirt-schaftet
Nichtbewirtschaftet
Quelle
(tC * ha-1* Jahr-1)
NEP globalImmergrüne
Laubabwerfend3,983,11
Luyssaert et al. 2007
Alte Wälder 2,4 Luyssaert et al. 2008
NEP NP Hainich 3,4 Kutsch et al. 2008
NBP Europa/ Thür.Biomasse
Boden
0,750,53 / 1,9
0,22
Luyssaert et al. 2010; Schulze et al. 2010Wutzler et al. (in rev.)
NBP NP HainichBiomasse
Boden2,8-3,6
0,26
Kutsch et al. (in prep)Schrumpf (pers. Mitteilung)
Forstliche Maßnahme Org. Auflage Mineralboden Aufforstung Naturwald in Plantage Kahlschlag Stammholz-/ Ganzbaumernte
Bodenbearbeitung (Feuermanagement) (Düngung) Kalkung Durchforstung
Betriebs-/ Verjüngungs-formen (ohne Kahlschlag)
Nadelwald in Laubwald Drainage
Nave et al. 2010, Mund & Schulze 2005, Mund 2004, Jandl et al 2007, Schrumpf pers. comm., Schöning pers. comm., Wäldchen pers. comm.
++ + / --- - / 0-- - / (+
kurzzeitig)+ / - + / --- - / (+
kurzzeitig)+ / - + / -+ / - + / -- / + + / -
0+ / - + / - + / 0
+ / - / 0- / +--
Einfluss Waldbewirtschaftung auf Boden-C
Forstliche Maßnahme Org. Auflage Mineralboden Aufforstung Naturwald in Plantage Kahlschlag Stammholz-/ Ganzbaumernte
Bodenbearbeitung (Feuermanagement) (Düngung) Kalkung Durchforstung
Betriebs-/ Verjüngungs-formen (ohne Kahlschlag)
Nadelwald in Laubwald Drainage
Nave et al. 2010, Mund & Schulze 2005, Mund 2004, Jandl et al 2007, Schrumpf pers. comm., Schöning pers. comm., Wäldchen pers. comm.
++ + / --- - / 0-- - / (+
kurzzeitig)+ / - + / --- - / (+
kurzzeitig)+ / - + / -+ / - + / -- / + + / -
0+ / - + / - + / 0
+ / - / 0- / +--
Einfluss Waldbewirtschaftung auf Boden-C
Standorte
"kor
rigie
rte"
Bod
en-C
- Vor
räte
0-15
(tC h
a-1)
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
52
Schirmschlag."Mühlhausen"
Plenterwald"Langula"
"Hainich NP"
Schirmschlag."Leinefelde"
40.31a
(± 4.66)
43.22a
(± 1.94) 41.68a
(± 6.62)
47.90a
(± 2.95)
Mittel der bewirtschafteten
Wälder: 41.7
Boden-C-Vorräte Buchenwälder
Mund 2004
Holzernte und Boden-C
Nave et al. 2010
Nave et al. 2010
Holz bietet vielfältige Einsatzmöglichkeiten
Holz kann zu 100 % verwertet werden
Holz ist regional verfügbar
Holz ist schadstoffarm
Holz wächst bei nachhaltiger Bewirtschaftung nach
Holzartenspektrum = breites Verwendungsspektrum
Holz speichert Kohlendioxid
Holzverwendung vermeidet CO2-Emissionen
Holz = 50 % gespeicherter Kohlenstoff ...... und 1 kg Holz entlastet die Atmosphäre
direkt um 1,8 kg CO2
Holznutzung =
Klimaschutz Holz vermeidet CO2-Emissionen ...
... über die Materialsubstitution
= Ersatz energieintensiver
Materialien... über die Energiesubstitution
= Ersatz fossiler
Energieträger
Quellen: Buchenzentrum Mühlhausen; Mund
Holzverwendungsanalyse (Zeitraum 2001 – 2009) Produktion und Produzenten
Fors
tber
icht
e 20
01-2
009
Profft 2010
Quellen: Buchenzentrum Mühlhausen; Mund
50Bauholz für den Außenbau Produktgruppe 6
43Parkett Produktgruppe 5
Produkte mit langer
Produktlebenszeit
25Produkte der Holzwerkstoffindustrie sowie
Möbel, Innenausbau
Produktgruppe 4
11Paletten, Masten, Rammpfähle Produktgruppe 3
3Papier- und Zellstoffprodukte, Verkaufssortimente P, PF, GL,
Verpackungsmaterial, Bauhilfsstoffe
Produktgruppe 2
Produkte mit kurzer
Produktlebenszeit
1Brennholz, X-Holz, nvD-Holz, ...Produktgruppe 1
GruppierungProduktverwendu
ngs-zeit (MRT) [Jahre]
Verwendungs-bereicheKategorie
Produktgruppen & mean residence time (MRT) in Anlehnung an Wirth et al. (2004); Produktgruppenzuordnung in Anlehnung an Profft et al. (2009); siehe hierzu auch http://www.waldundklima.net/service/service_docs/anhang_verteilung_produktgruppen.pdf
Holzverwendungsanalyse (Zeitraum 2001 – 2009) Produktgruppen differenziert nach Produktverwendungszeiten
Profft et al . 2011
Quellen: Buchenzentrum Mühlhausen; Mund
Gewichtete mittlere Dauer der Kohlenstoffbindungszeit über alle Produktgruppen 18,9 Jahre
Holzverwendungsanalyse (Zeitraum 2001 – 2009) von der Produktgruppe zur Kohlenstoffbindungszeit
Profft 2010
Profft et al., 2009
Fallstudie: Thüringen - Holzprodukte
ArtengruppeMRT (t95) (Jahre)
Holzprodukte Totholz
Buche 19 (56) Laubbäume14 (41)Eiche 20 (59)
Fichte 21 (62) Nadelwälder34 (103)Kiefer 24 (73)
Mittel Thüringen 20 (62) 28 (84)
MRT = mittlere Verweildauer (t63)Profft et al., 2009
Fallstudie: Thüringen - Holzprodukte
Kurze MRT Lange MRT
Arten-gruppe
Produkte gesamt
PC 1(1 a)
PC 2(3 a)
PC 3(11 a)
PC 4(25 a)
PC 5(43 a)
PC 6(50 a) MRT
tC ha-1 a-1 (% Baumartengruppe) (Jahre)
Buche1.44 0.17 0.24 0.01 0.99 0.03 0.00 18.7(100) (12) (17) (1) (69) (2) (0)
Eiche0.79 0.19 0.01 0.03 0.52 0.04 0.00 19.5(100) (24) (1) (4) (66) (5) (0)
Fichte0.96 0.08 0.51 0.00 0.01 0.00 0.36 20.7(100) (8) (53) (<1) (1) (0) (37)
Kiefer0.85 0.07 0.27 0.00 0.25 0.00 0.27 24.2(100) (8) (31) (<1) (29) (0) (32)
Mittel1.06 0.10 0.38 0.01 0.33 0.01 0.24 20(100) (10) (36) (1) (31) (1) (22)
Quellen: Buchenzentrum Mühlhausen; Mund
Beispiel: 5 % Prozessschutzfläche in Deutschland
Grobe Annahme: mittlerer Zuwachs bzw. potentielle Ernte = Nutzungsverzicht von 8 fm/ha Jahr das entspricht einem Verzicht auf eine Substitutionvon mindest. 792 Mill. l Erdöl pro Jahr !
ABER
Erdölverbrauch in Deutschland liegt durchschnittlich bei ca. 420 Mill. l pro TAG!
Konsequenzen Prozessschutz
Human Perturbation of the Global Carbon Budget
Global Carbon Project 2010; Updated from Le Quéré et al. 2009, Nature Geoscience; Canadell et al. 2007, PNAS
5
10
10
5
1850 1900 1950 2000
2000-2009(PgC)
atmospheric CO2
oceanland
fossil fuel emissions
deforestation
(Residual)
Sink
Sour
ce
Time (y)
CO2 f
lux
(PgC
y-1)
2.3±0.4(5 models)
4.1±0.1
7.7±0.5
1.1±0.7
2.4
Emissions from Land Use Change (2000-2009)
R.A. Houghton 2010, personal communication; GFRA 2010
-400-200
0200400600800
10001200140016001800
1850
1860
1870
1880
1890
1900
1910
1920
1930
1940
1950
1960
1970
1980
1990
2000
2010
Tropical
Temperate
CO2 e
miss
ions
(TgC
y-1)
Time (y)
Emissionen durch Landnutzungsänderungen
(2000-2009)