Εκπομπές αερίων θερμοκηπίου από το δασικό έδαφος κάτω από τρεις διαφορετικούς χειρισμούς αραιώσεων

Abstract

The knowledge of the response of thinning implementation on forest soil–atmospheric greenhouse gas (GHG) (CO2, CH4 and N2O) fluxes exchange system in Mediterranean Region is limited due to the high heterogeneity of both soil properties and forest biomass. The novelty of this study is grounded predominantly in evaluating, for the first time, the response of short and medium term of GHG fluxes to thinning in a coniferous peri-urban forest soil in Greece, thus contributing significantly to the enrichment of GHG fluxes database from Mediterranean forest ecosystem.No significant changes related to logging were observed during thinning operation probably due to the short duration of thinning implementations (one month). The results suggested that the CH4 uptake increased with increasing thinning intensity. In the medium term (two years after thinning) the reduction in CO2 emissions in both thinning treatments was possibly related to an effect on soil heterotrophic and autotrophic respiration. Coniferous peri-urban forests in Greece can act temporally as sinks of atmospheric N2O in the coldest months and a weak source of N2O fluxes in summer.The GHG variation depended largely on soil environmental factors with soil temperature representing the dominant factor for CO2 and CH4, whereas soil moisture correlated, albeit weakly, with N2O and CO2 variability. However, a combination of soil temperature and moisture did improve the relationship with CO2 and N2O variability. Reduction in Global Warming Potential (GWP) was observed in both thinning treatments, markedly in selective, giving an initial indication that high intensity thinning in coniferous peri-urban forests in Greece, presents a high potential for global change mitigation. Mean needle fall production accounted for about 55% of total litterfall with mean annual cumulative needles litterfall to 2.5 Mg ha-1. Pine needles was the most important litterfall fraction, followed by pine bark. Thinning was able to decrease significantly litterfall production in both thinned sites. Conifer fractions (pine needles and pine bark) reduced significantly in the most thinned plots, in contrast with broadleaved were increased in the most intensed thinning site, favouring the broadleaved native species. In long-term, there was no correlation between CO2 and N2O fluxes with litterfall in contrast with CH4 uptake that was significant and positively correlated with broadleaved fractions in all treatments. Thematic maps in GIS environment were developed based on the spatial distribution of GHG exchange between forest soil and atmosphere. The supply of these maps indicated an initial picture of GHG distribution at local level and can support local policy makers in planning sustainable actions on this area within a context of climate change mitigation.

Η γνώση των επιπτώσεων των αραιώσεων ως δασοκομικού χειρισμού στο σύστημα ανταλλαγής ροών των αερίων θερμοκηπίου του εδάφους και ατμόσφαιρας (GHG) (CO2, CH4 και N2O) στην περιοχή της Μεσογείου είναι περιορισμένη λόγω της μεγάλης ετερογένειας τόσο των ιδιοτήτων του εδάφους όσο και της δασικής βιομάζας. Η καινοτομία αυτής της διδακτορικής διατριβής στηρίζεται κυρίως στην αξιολόγηση για πρώτη φορά της απόκρισης τόσο των βραχυπρόθεσμων όσο και των μακροπρόθεσμων εκπομπών αερίων θερμοκηπίου σε τρεις διαφορετικούς δασοκομικούς χειρισμούς με διαφορετικό βαθμό αραίωσης σε κωνοφόρο περιαστικό έδαφος στην Ελλάδα, συμβάλλοντας έτσι σημαντικά στον εμπλουτισμό της βάσης δεδομένων των αερίων του θερμοκηπίου από τα μεσογειακά δασικά οικοσυστήματα.Κατά τη διάρκεια των υλοτομικών εργασιών δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές μεταβολές στις εκπομπές των αερίων του θερμοκηπίου, πιθανόν λόγω της σύντομης διάρκειας των υλοτομικών εργασιών (ένα μήνα). Μακροπρόθεσμα, τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι η πρόσληψη CH4 αυξήθηκε με την αυξανόμενη ένταση αραίωσης. Η μείωση των εκπομπών CO2 σε αμφότερες τις δασοκομικές επεμβάσεις πιθανώς να σχετίζεται με μια έμμεση επίδραση της ετερότροφης και αυτοτροφικής αναπνοής του εδάφους. Τα κωνοφόρα δάση στην Ελλάδα μπορεί να λειτουργήσουν προσωρινά ως πηγές πρόσληψης ατμοσφαιρικού N2O στους πιο κρύους μήνες και ασθενής πηγή εκπομπών N2O το καλοκαίρι.Η διακύμανση των GHG εξαρτήθηκε σε μεγάλο βαθμό από τους περιβαλλοντικούς παράγοντες του εδάφους με τη θερμοκρασία του εδάφους να αντιπροσωπεύει τον κυρίαρχο παράγοντα για το CO2 και το CH4, ενώ η υγρασία του εδάφους συσχετίζεται, αν και ασθενώς, με τη μεταβλητότητα του N2O και του CO2. Ωστόσο, ο συνδυασμός θερμοκρασίας εδάφους και υγρασίας βελτίωσε τη μεταβλητότητα του CO2 και του N2O. Μείωση του δυναμικού υπερθέρμανσης του πλανήτη (GWP) παρατηρήθηκε και στους δύο δασοκομικούς χειρισμούς, κυρίως στο δασοκομικό χειρισμό με έντονο βαθμό αραίωσης, δίνοντας μια αρχική ένδειξη ότι η έντονη αραίωση στα κωνοφόρα περιαστικά δάση στην Ελλάδα παρουσιάζει υψηλό δυναμικό για το μετριασμό της παγκόσμιας κλιματικής αλλαγής.Η μέση παραγωγή πευκοβελόνων αντιπροσώπευε περίπου το 55% της συνολικής προσπίπτουσας φυλλομάζας με τη μέση ετήσια συγκεντρωτική παραγωγή πευκοβελόνας να ανέρχεται σε 2.5 Mg ha-1. Οι πευκοβελόνες ήταν το πιο σημαντικό συστατικό της φυλλομάζας ακολουθούμενο από το φλοιό πεύκου. Η αραίωση ήταν σε θέση να μειώσει σημαντικά την παραγωγή φυλλομάζας σε αμφότερες τις αραιωμένες περιοχές. Οι βελόνες πεύκου και ο φλοιός μειώθηκαν σημαντικά στις περιοχές με έντονες αραιώσεις, σε αντίθεση με τα φύλλα πλατυφύλλων τα οποία αυξήθηκαν. Μακροπρόθεσμα, δεν υπήρξε συσχέτιση μεταξύ των εκπομπών του CO2 και N2O με την προσπίπτουσα φυλλομάζα, σε αντίθεση με την πρόσληψη CH4 η οποία συσχετιζόταν θετικά με την προσπίπουσα φυλλομάζα των πλατύφυλλων σε όλους τους δασοκομικού χειρισμούς.Θεματικοί χάρτες σε περιβάλλον GIS δημιουργήθηκαν με βάση τη χωρική κατανομή της ανταλλαγής GHG μεταξύ ατμόσφαιρας και εδάφους. Η σημασία της παραγωγής χαρτών είναι μεγάλη, γιατί αποτελούν μια αρχική εικόνα της κατανομής των αερίων θερμοκηπίου σε τοπικό επίπεδο και ταυτόχρονα μπορεί να συνεισφέρει σημαντικά στη χάραξη πολιτικής από τους τοπικούς φορείς που είναι υπέυθυνες για το σχεδιασμό βιώσιμων δράσεων στον τομέα μετριασμού της κλιματικής αλλαγής.