Quellen: Buchenzentrum Mühlhausen; Mund F+E-Vorhaben: Ökosystemleistungen naturnaher Wälder in der Wald- und Klimapolitik Auswirkungen des Verzichts auf

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


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


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: [email protected]

Ingolf Profft Sachgebiet: Klimaschutz und KlimafolgenThüringer Landesanstalt für Wald, Jagd und FischereiJägerstraße 1, 99867 Gotha, Tel: 03621/225 152E-mail: [email protected]

Projektdaten


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


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?


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


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


Forstwirtschaft

Spannungsfeld oder Win-Win Situtation?

Biodiversitäts-schutz

Konflikte oder Synergien?

Hintergrund

Klimaschutz


(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


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


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


Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

F+E-Vorhaben: Ökosystemleistungen naturnaher

Wälder in der Wald- und Klimapolitik


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)


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


Holzverwendungsanalyse (Zeitraum 2001 – 2009) Produktion und Produzenten

Fors

tber

icht

e 20

01-2

009

Profft 2010


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


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)


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)

Documents

Quellen: Buchenzentrum Mühlhausen; Mund F+E-Vorhaben: Ökosystemleistungen naturnaher Wälder in der Wald- und Klimapolitik Auswirkungen des Verzichts auf