Forest Greenhouse Gas Management

Deşi nivelul emisiilor de gaze cu efect de seră (GHG, din engleză – GreenHouse Gases) a crescut constant în ultimele trei decenii, există speranţe conform cărora sectorul de folosinţă a terenurilor poate contribui la reducerea acestor emisii prin sechestrarea carbonului în soluri şi prin producerea de bioenergie (IPCC 2007, UNFCCC 2008). Astfel, biosfera terestră a absorbit 13% din emisiile rezultate din arderea combustibililor fosili generate de EU-25 în ultima decadă (Schulze et al. 2008) în principal prin păduri şi pajişti (păşuni şi fâneţe) acţionând ca şi captatori de carbon. Importanţa estimării a puterii de capare de carbon a acestora, precum şi a elasticităţii în ceea ce priveşte schimbările climatice a fost accentuată mai departe de nevoia unor ţări de a separa sursele şi captatorii de carbon cu origine naturală sau antropogenică în perioada de după negocierile privind Protocolul Kyoto.

Elementele principale care controlează fluxurile de GHG sunt numeroase, atât naturale cât şi umane, şi interacţionează într-o manieră complexă. Acestea au devenit o prioritate pentru mulţi cercetători în ultima decadă, astfel încât multe programe au avut ca scop cuantificarea şi înţelegerea fluxurilor de GHG şi factorii care le influenţează. În ciuda acestor eforturi, multe aspecte rămân necunoscute. În acelaşi timp, comunitatea ştiinţifică este întrebată ce schimbări de management ar putea fi implementate în vederea îmbunătăţirii balanţei de GHG şi în vederea atenuării efectelor acestora, chiar dacă multe aspecte privind fluxurile de GHG nu sunt înţelese. Variabilitatea spaţială şi temporală a surselor şi captatorilor de GHG din cadrul ecosistemelor terestre trebuie studiate în continuare. Acesta este scopul proiectului finanţat de UE FP-7 „GHG Europe” (www.ghg-europe.eu), care are ca ţel determinarea a cum şi în ce măsură ciclul carbonului şi emisiile de GHG în ecosistemele terestre pot fi gestionate. Ideea care stă la bază este de a gestiona fluxurile de GHG prin managementul ecosistemelor terestre.

Având circa 7 milioane de hectare de pădure, România are un imens potenţial pentru atenuarea efectelor schimbărilor climatice prin sechestrarea carbonului. România a semnat Protocolul Kyoto în ianuarie 2001, având o ţintă de reducere a emisiilor GHG de 8% pentru prima perioadă de angajament 2008-2012. nevoia de informaţii actuale este evidentă, datorită faptului că România trebuie să raporteze inventarierea GHG anual. Totuşi, pădurile româneşti prezintă situaţii şi caracteristici speciale care fac această inventariere atât valoroasă cât şi provocatoare, în primul rând pentru că o mare parte din păduri sunt naturale, fără influenţe antropice sau cu influenţe foarte mici, iar în al doilea rând, pentru că sunt relativ multe schimbări în ceea ce priveşte schimbarea folosinţei terenurilor, în mare parte datorate retrocedării pădurilor către proprietarii privaţi din trecut, precum şi datorate schimbărilor profunde din agricultură. Schimbările folosinţei terenurilor reprezintă un factor cu o importanţă extraordinară în ceea ce priveşte emisiile de GHG pe scară largă (Rounsevell et al. 2006, Smith et al. 2005). Acestea pot compensa potenţial câştigurile obţinute din creşterile pădurilor şi trebuiesc monitorizate îndeaproape şi contabilizate atent în vederea obţinerii de bugete şi predicţii GHG realiste.

Importanţa pentru studiile la nivel european a României, care rămâne o regiune subevaluată şi sub-eşantionată, a fost recunoscută prin includerea unei echipe din cadrul Institutului de Cercetări şi Amenajări Silvice în consorţiul proiectului FP-7 GHG Europe în pachetul de lucru WP3 „Impactul gestiunii terenului asupra balanţei regionale de GHG în regiuni selectate, bogate în informaţii, din Europa”. În cadrul acestui proiect, sarcina este de a institui un gradient de management (de gospodărire) în pădurile de fag pentru a studia impactul gospodăririi asupra bugetului de GHG în făgete. În acest scop, un laborator de cromatografie a gazelor este în curs de instalare, care va da posibilitatea de a măsura fluxurile din sol a principalelor gaze: CO₂, CH₄, şi N₂O eşantionate folosind camere de respiraţie. Un gradient al managementului a fost constituit pentru pădurile de fag, gradient ce va permite cuantificarea influenței gospodăririi pădurilor asupra fluxurilor de GHG. Gradientul de management acoperă a paletă largă de modalităţi de gospodărire, de la arborete echiene, la relativ pluriene şi pluriene, având condiţii de sol şi de creștere şi productivitate a căror variabilitate este minimizată.

Prezentul proiect îşi propune un obiectiv simplu – să extindă gradientul existent la locaţii şi condiţii de mare relevanţă şi specifice pădurilor româneşti: terenuri reîmpădurite recent, terenuri despădurite recent, precum şi păduri naturale.

Scopul este de a crea un gradient de management complet, care să includă şi situaţiile extreme care sunt destul de rar întâlnite şi nedocumentate, şi de a obţine date provenite din măsurători experimentale ale fluxurilor şi fondului de GHG.

Gradientul de management construit în cadrul proiectului GHG Europe este elaborat pentru fag, care este specia de prim rang în România în ceea ce priveşte volumul pe picior, fiind în același timp foarte răspândită în Europa, de aceea fiind de mare relevanţă atât la nivel naţional cât şi la nivel european. Acest gradient este constituit în prezent din 12 suprafeţe de probă, selectate a fi reprezentative pentru făgete, însă având constrângeri severe în ceea ce priveşte distanţa maximă între ele în sensul gospodăririi şi motivaţiilor economice. Suprafeţele de probă selectate sunt reprezentative pentru gospodărirea forestieră tipică şi totuşi diversificată, având contrastante frecvenţa şi intensitatea intervenţiilor silvotehnice (lucrări de îngrijire, tratamente silviculturale) executate de-a lungul ciclului de existenţă a arboretelor.

Totuşi, acest gradient existent deja este incomplet, lipsind locaţiile (respectiv condiţiile) extreme, în primul rând arboretele naturale care se constituie ca extremitatea a gradientului de management, adevărata referinţă pentru orice studiu de management(gospodărire): lipsa totală a managementului (a influenţei umane), arborete “de control”. România, având peste 200000 ha de păduri naturale, oferă aceste posibilităţi. Mai mult decât atât, există o controversă în lumea ştiinţifică privind capacitatea pădurilor seculare şi naturale de a funcţiona ca şi captatori de carbon (Knohl et al. 2003, Luyssaert et al. 2008, Gleixner et al. 2009), în acelaşi timp mulţi cercetători mai degrabă consideră aceste păduri ca fiind neutre privind fluxul de carbon. Achiziţia de date experimentale va permite clarificarea ulterioară a statutului pădurilor naturale din Europa şi a comportării acestora vis-à-vis de fluxurile de GHG.

Datele cu privire la stocarea de carbon în pădurile studiate sunt foarte rare și parțiale. Interesul pe plan mondial este însă foarte mare deoarece stocarea și fluxurile de carbon ale pădurilor virgine au fost foarte puțin studiate și documentate până în prezent. Datele vor permite estimarea fluxurilor și stocurile de carbon de a lungul gradientului complet de gestionare a pădurilor stabilit. O monitorizare pe tot parcursul anului este necesară pentru a permite estimarea bugetelor anuale. Prelucrarea datelor pentru analiza impactului de management este destul de simplă, iar extrapolarea rezultatelor poate fi asigurată printr-o selecție atentă a parcelelor cu criterii stricte de reprezentativitate.

Principalele rezervoare de emisii sau sechestrare de carbon sunt vegetația și solurile. Estimarea magnitudinii fluxurilor de carbon care întră în păduri sau care sunt emise din pădure poate fi realizată prin analiza distribuției actuală a carbonului depozitat în sol și în vegetație. Solurile reprezintă aproximativ 50% din stocul de carbon în pădurile temperate (Pregitzer și Eushirchen 2004). Restul este biomasa aeriană. Analiza stocurilor și a dinamicii lor, și, astfel, a fluxurilor, trebuie realizată prin folosirea a două abordări complementare concentrate, fiecare pe un compartiment specific: aerian – subteran.
Fluxurile sunt estimate după cromatografie. Biomasa aeriană – care poate fi transformată în mod direct în stocurile de carbon- și dinamica acesta va fi studiată prin studii biometrice și dendrocronologice: prin comparația inventarului și reconstrucției dendrocronologice pentru analiza retrospectiva a productivității. Fluxurile din sol reflectă dinamica stocurilor de sol și sunt studiate prin utilizarea unor camere de respirație. Eșantioane de gaz vor fi luate din camerele instalate pe teren utilizând același echipament și metodologie ca și cele utilizate în cadrul proiectului european PC-7 “GHG Europe”.

Dintre toate moleculele cu efect de seră, cele pe bază de carbon, de CO2 și de metan sunt de departe cele mai studiat, însă protoxidul de azot nu trebuie neglijat deoarece contribuția sa la efectul de seră este foarte importantă. Cromatografele de gaze recent dezvoltate permit o măsură de rutină a acestor gaze, în concentrația și condițiile din aerul ambiant, dar sunt încă in mare “custom-made”. Echipamentul folosit a fost înființat în cadrul proiectului PC-7 “GHG Europe”. Colaborarea strânsă cu echipa din institutul Johan Heinrich von Institutul Thünen, foarte specializată în cromatografie, va asigura folosirea unei metodologii performante.

Articole BDI

• Turcu D.O., Merce O., Cântar I.C., Cadar N. 2013. Research on litter and humus amounts in a beech natural forest. Journal of Horticulture, Forestry and Biotechnology, 17(2). Vol. 17 No. 2 pp. 181-184.
• Turcu D.O. 2013. Tree Mortality Processes in Natural Forests – short review. Journal of Horticulture, Forestry and Biotechnology, 17(2). Vol. 17 No. 2 pp. 172-180.
• Teodosiu M. 2014. Naturalitatea pădurii: concepte, caracteristici și implicații asupra conservării. Bucovina Forestieră, 14(1): 68-76.
• Teodosiu M. 2014. Evaluarea gradului de naturalitate și a caracteristicilor structurale în rezervațiile Pădurea Voievodeasa și Codrul Secular Loben din Obcinile Bucovinei. Bucovina Forestieră, 14(1): 68-76.
• Merce O., Borlea G.F., Turcu D.O. 2014. Definitions and structural attributes of the ecosystems from natural forests – short review. Journal of Horticulture, Forestry and Biotechnology, 18 (2) 2014 114-120, ISSN 2066-1797.
• Turcu D.O., Merce O., Cantar I.C., Cadar N. 2014. Specific management measures for the beech forest habitats from Western Romania. Journal of Horticulture, Forestry and Biotechnology, 18(3): 83-86.
• Turcu D.O., Merce O. 2014. Investigating forest canopies using modern field-based methods. Journal of Horticulture, Forestry and Biotechnology, 18(3), 77-82.
• Bouriaud O., Marin G., Bouriaud L., Hessenmoeller D., Schulze E.-D. 2016. Romanian legal management rules limit wood production in Norway spruce and beech forests. Forest Ecosystems 3(1) 1-11.
• Bragă C. 2016. Efectul intensităţii răriturilor asupra dinamicii sezoniere a fluxului de dioxid de carbon din sol. Revista Pădurilor, sub tipar.
• Hessenmoeller D., Eisenhans A.S., Fritzlar D., Bouriaud O., Schulze E.-D. 2016. Growth and wood volume targets for uneven-aged beech-dominated selection forests in Thuringia, Germany. Forest Ecosystems, în evaluare.
• Ștefan G., Marin G., Bouriaud L. 2016. Evaluarea volumului extragerilor necontrolate de arbori prin monitorizare multianuală în suprafețe de probă. Bucovina Forestieră, în evaluare.

Articole ISI

• Teodosiu M., Bouriaud O., 2012. Deadwood specific density and its influential factors: A case study from a pure Norway spruce old-growth forest in the Eastern Carpathians. Forest Ecology and Management, Volume 283: 77-85
  http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378112712003891
• Walentowski H., Schulze E.D., Teodosiu M., Bouriaud O., von Hessberg A., Bussler H., Baldauf L., Schulze I., Boecker R., Herzog S., Schulze W., 2014. Sustainable forest management of Natura 2000 sites: a case study from a private forest in the Romanian Southern Carpathians. Annals of Forest Research, 56(1): 217-244
  http://www.editurasilvica.ro/afr/56/1/walentowski.pdf
• Babst F., Bouriaud O., Alexander R., Trouet V., Frank D., 2014. Toward consistent measurements of carbon accumulation: A multi-site assessment of biomass and basal area increment across Europe. Dendrochronologia, 32(2), 153-161.
  http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1125786514000034
• Bouriaud O., Frank D., Bhatti J.S. 2014. Assessing the influence of climate—water table interactions on jack pine and black spruce productivity in western central Canada. Ecoscience 21(3-4): 315-326.
  http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.2980/21-(3-4)-3707
• van der Maaten-Theunissen M., van der Maaten E., Bouriaud O. 2015. pointRes: An R package to analyze pointer years and components of resilience. Dendrochronologia, 35(1), 34-38-161.
  http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1125786515000429
• Bouriaud O., Teodosiu M., Kirdyanov A.V., Wirth C. 2015. Influence of wood density in tree-based annual productivity assessments and its errors in Norway spruce. Biogeosciences, 12: 1-13.
  http://www.biogeosciences.net/12/6205/2015/bg-12-6205-2015.html
• van der Maaten E., van der Maaten-Theunissen M., Smiljanić M., Rossi R., Simard S., Wilmking M., Deslauriers A., Fonti P., von Arx G., Bouriaud O. 2016. dendrometeR: analyzing the pulse of trees in R. Dendrochronologia, 40: 12-16.
  http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1125786516300662

Capitole în cărți

• Turcu D., Merce O, Tomescu R., Ponette Q. 2015. Densities of large trees in natural forests – A key structural characteristic. Case study from Izvoarele Nerei Nature Reserve, SW Romania. In 15th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2015, www.sgem.org, SGEM2015 Conference Proceedings, ISBN 978-619-7105-37-7 / ISSN 1314-2704, June 18-24, 2015, Book3 Vol. 2, 455-462 pp.
  http://www.sgem.org/sgemlib/spip.php?article6069

Conferinte

• COST Action FP1305 Biolink: linking belowground biodiversity to function in European forests. University of Reading, UK, 4-7 November, 2014.
  Can forest management influence on the soil GHG fluxes?
  Bragă C., Bouriaud O., Dincă L., Spârchez G.
• COST Action STReESS: Studying Tree Responses to extreme Events: a SynthesiS. Estoril, Portugal, 22-23 October, 2014.
  Analyzing the time series of dendrometer data using routines in SAS and R.
  Bouriaud O., Deslauriers A., Rossi S., Simard S., Teodosiu M., van der Maaten E.
• International Symposium „Forest and Sustainable Development” Brașov, Romania 24-25 October, 2014.
  Turcu D.O., Merce O. Densities of large trees in natural forests – a key structural characteristic. Case study from “Izvoarele Nerei” Nature Reserve, SW Romania.
  Merce O., Borlea G.F., Turcu D.O., Cantar I. C., Biris I.A., Deadwood volume and its correlation with stand composition in the ‘Runcu Grosi’ Nature Reserve
  Abstracts: http://www.unitbv.ro/Portals/16/fisiere_silvic/cercetare/simpozion2014/Book%20of%20abstracts.pdf

Referate științifice

• Raport ştiințific, faza 1 (05.10-15.12.2011)
• Raport ştiinţific, faza 2 (15.12.2011-15.12.2012)
• Raport ştiinţific, faza 3 (15.12.2012-15.12.2013)
• Raport ştiinţific, faza 4 (15.12.2013-15.12.2014)
• Raport ştiinţific, faza 5 (15.12.2014-15.12.2015)
• Raport ştiinţific (05.10.2011-03.10.2016)