Pozyskanie karpiny – jak wpływa ono na klimat i środowisko?

Niedawno zakończył się w Szwecji ośmioletni projekt badawczy z udziałem naukowców z SLU – Sveriges Lantbruksuniversitet, uniwersytetów w Lund, Uppsala, Umeå, szwedzkiego instytutu badawczego leśnictwa Skogforsk oraz Energimyndigheten (Państwowy Urząd do spraw energii) i przedstawicieli przemysłu związanego z lasami, projekt badawczy na ten tytułowy temat.

A konkretnie jak pozyskanie karpiny wpływa na glebę, rośliny, grzyby, drobną zwierzynę, gazy ocieplające, ługowanie azotu, rtęć w glebie czy produktywność lasu.

Badacze usiłowali odpowiedzieć na kilka pytań. Jak wygląda bilans węgla (CO2 z – i do atmosfery) na zrębie z pozyskanymi pniakami? Jaki wpływ ma to pozyskanie na inne gazy cieplarniane takie jak metan czy tlenek diazotu? Czy wyciek związków rtęci do wód na zrębach z takim pozyskaniem będzie większy niż na zrębach normalnych? Jak wpływa takie pozyskanie pniaków na różnorodność biologiczną? Co wygrywa i jak dużo klimat na zastąpieniu paliw kopalnianych biomasą z pniaków? Czy istnieje optymalny balans pomiędzy pożytkiem dla klimatu a różnorodnością biologiczną? I jak ludzie i społeczeństwo zapatruje się na pozyskanie pniaków?
Ogólnie można powiedzieć że szwedzki przemysł leśny (skogsindustri czyli przemysł leśny to szwedzkie określenie gospodarki leśno-drzewnej) przywiązuje bardzo dużą wagę do wzrostu biomasy w bilansie energetycznym kraju. Wykorzystywanie pniaków do produkcji np. smoły drzewnej czy żywicy było znane od średniowiecza. W latach 1970-tych przeprowadzano w Szwecji próby z wykorzystaniem pniaków do produkcji papieru a od kilku lat próby z wykorzystaniem jako biomasy.

Z klimatycznego punktu widzenia produkcja bioenergii z pozyskanej karpiny jest zdecydowanie lepsza od energii węglowej lub z ropy naftowej.

Wynika to z prostego faktu iż pniaki pozostające w glebie wydzielają dwutlenek węgla rozkładając się. Paląc w ciepłowniach węglem, ropą czy gazem powodujemy wydzielanie się dwutlenku węgla zarówno z tych źródeł energii jak i mamy dodatkowo wydzielanie z pniaków rozkładających się w lesie. Paląc pozyskaną karpiną mamy wydzielanie CO2 tylko z pniaków.

Istotnym pytaniem dla naukowców było zbadanie czy naruszenie gleby przy pozyskaniu karpiny nie wywołuje powiększenia wydzielania się CO2. Rezultat badań pokazał na odwrotność – naruszenie gleby zmniejszyło wydzielanie CO2, metanu i tlenku diazotu.

Bengt Olsson z SLU: Studiowanie starych prób z karczowaniem (sprzed 30 lat) nie wykazało zmian w zapasie węgla w glebie leśnej. W stosunku do zrębów z normalnym przygotowaniem gleby wykazały zręby z karczowanymi pniakami większe wydzielanie CO2 w ciągu pierwszych kilku lat, prawdopodobnie dlatego że roślinność runa leśnego pojawia się później na zrębach z wykarczowanymi pniakami. Pozyskanie pniaków nie wykazało różnic w emisji metanu i tlenku diazotu w stosunku do normalnych zrębów ale taka emisja jest znacząca w przypadku każdego zrębu. Większego wyciekania związków rtęci na zrębach z pozyskaniem pniaków również nie zaobserwowano.

Badania pokazały też że wpływ pozyskania karpiny na bogactwo biologiczne jest mniejszy niż przypuszczano.

Jeżeli to pozyskanie jest ograniczone do powierzchni 10% wszystkich zrębów, co w skali Szwecji oznacza powierzchnię 20.000 ha/rok to ryzyko wyginięcia gatunków jest małe. Ale jeżeli pniaki pozyskuje się na około 30% i podczas długiego czasu, 20-30 lat, ryzyko wymarcia gatunków żyjących w pniakach i martwym drewnie szybko rośnie.

Jan Stenlid z SLU: Pniaki tworzą znaczącą część martwego drewna w lasach gospodarczych, natomiast są nieliczne w lasach naturalnych. Stanowią „wrota” do chorób wywoływanych przez grzyba korzeniowca i ich usuwanie zmniejsza rozszerzanie sie tej choroby, nieznanej prawie w lasach naturalnych.

Mats Jonsell z SLU: Pozyskanie pniaków wpływa negatywnie na biologiczną różnorodność lasu która uzależniona jest od drewna, czyli owady, grzyby, mchy, porosty i małe, przyziemne zwierzęta. Istnieje ryzyko zniknięcia całych populacji. To zależy w dużym stopniu jakie pniaki będzie się pozyskiwać i w jakiej ilości.

Szef prac badawczych, Tryggve Persson: Pozyskanie karpiny nie może być za bardzo intensywne, mając na uwadze całość prac, ale na poszczególnych zrębach można pozyskać praktycznie wszystkie pniaki stojące na twardej powierzchni, tzn. nie obok cieków wodnych, terenów ochronnych, biogrup itp.

Inne rezultaty nie wskazały na zwiększone występowanie rtęci w glebie a tylko w sporadycznych przypadkach na ługowanie gleby. Pozyskanie karpiny zwiększyło naturalne odnowienie zrębów przez brzozę i sosnę, zmniejszyło rozszerzanie się korzeniowca i nie wpłynęło na produktywność lasu w następnym pokoleniu.

Gustaf Egnell z SLU: Pozyskanie pniaków wpływa na las następnej generacji w różny sposób. Takie spulchnienie i poruszenie gleby leśnej przypomina mechaniczne przygotowanie gleby i zmniejsza szkody od szeliniaka. Zwiększa ilość odnowienia naturalnego i zmniejsza przyszłą ilość drzew ze zgnilizną odziomkową i zaatakowanych przez korzeniowca. Ale równocześnie razem z pniakami znikają pierwiastki mineralne z gleby. Dotychczasowe badania w tym zakresie koncentrowały się na wpływie pozyskania pniaków na mniejsze występowanie korzeniowca sosnowego, ale powinny być łączone z szybszym wzrostem lasu na etapie uprawy i młodnika i tym samym szybszym gromadzeniu węgla w wzrastających drzewach.

Karin Gerhardt z SLU: Przeprowadziliśmy 28 ankiet w branży leśnej aby zorientować się w wiedzy, podejściu i motywacji współdziałających z sobą firm i organizacji, współdziałających w pozyskaniu pniaków z uwzględnieniem ochrony środowiska. Ankiety wskazują na braki w planowaniu, braki w logistyce i braki w komunikacji miedzy ludzkiej, szczególnie gdy zaangażowana była większa ilość firm. Normalna sytuacja to zerwane kontrakty, za krótki czas na wykonywanie umowy o pracę, częste zmiany pracowników, nieprzystosowane do pozyskania pniaków maszyny, niewyraźne wskazania praktyczne i wymagania ze strony Skogsstyrelsen. Branża leśna nie jest praktycznie przystosowana do takich obowiązków i istnieje duża niepewność do ich przyszłości.

Thomas Ranius z SLU: Wiele aktualnych pytań dotyczących ochrony środowiska jest pytaniami typu „wicked problems” czyli narowiste, nieokiełzane problemy, kiedy to różne grupy mają różne zdania na temat tego co jest problemem i na rozwiązanie problemu wpływają też przekonania autora rozwiązań. Do takich problemów należy też rozwiązanie pytania do jakiego poziomu dopuszczalne jest pozyskiwanie biomasy energetycznej z lasów, miedzy innymi w postaci pniaków.

Tryggve Persson z SLU: Szukamy wiedzy która jest nam potrzebna do oceny wpływu pozyskania pniaków na zrębach leśnych na klimat, glebę, wodę i bogactwo biologiczne.

Nasze dotychczasowe badania pokazały iż rozpulchnienie gleby w czasie pozyskania pniaków nie wpływa na większe wydalanie CO2 do atmosfery w porównaniu do gleby niespulchnionej. Porównując spulchnienie gleby przy wydobywaniu pniaków ze spulchnieniem gleby przy mechanicznym przygotowaniu gleby do odnowień widzimy większe wydalanie CO2 w tym pierwszym przypadku. To można wytłumaczyć opóźnionym rozwojem runa leśnego.

Zmniejszenie zawartości węgla w glebie występuje niekiedy przy pozyskaniu pniaków, ale jest to rekompensowane przez szybszy przyrost drzew na zrębach z takim pozyskaniem. W dłuższej perspektywie czasu (ponad 25 lat i więcej) zapas węgla w glebie i drzewach tylko w niewielkim stopniu zmniejsza się n a wskutek wydobywania pniaków. Lasy – Składy węgla czy obrót węglem?

Nie udowodniono wpływu pozyskania pniaków na wydzielanie się metanu i tlenku diazotu do atmosfery.

Również wyciek związków rtęci do gleby leśnej był przy pozyskiwaniu pniaków na tym samym poziomie co przy normalnym przygotowaniu gleby. Gospodarka leśna a rtęć.

Natomiast bogactwo i różnorodność biologiczna lasu związana z drewnem wyraźnie cierpi na zbiorze pniaków, ponieważ zbiór ten zmniejsza w dużym stopniu zapas tzw. grubego, martwego drewna w lesie. Gęstość populacji pewnych gatunków dramatycznie się wtedy potrafi zmniejszyć. W pewnym stopniu, ale niewystarczającym można te braki zrekompensować pozostawianiem wysokich pniaków na zrębach, gdzie pozyskuje się pniaki normalne. Są to jednak z drugiej strony działania nieopłacalne ekonomicznie dla właściciela lasów. Bez bioróżnorodności – nie ma produkcyjności!

Jeżeli chodzi o zyski klimatyczne to są one wyraźne przy zastępowaniu paliw kopalnianych biomasą pniakową.

Henrik von Hofsten i Anna Lundborg z Energimyndigheten: Aby opinia społeczna zaakceptowała pozyskanie pniaków muszą efekty takiego pozyskania być znane i Skogsstyrelsen musi wydać ścisłe rekomendacje jak takie pozyskanie ma przebiegać. My uważamy iż 10% wszystkich zrębów może być zakańczanych pozyskaniem pniaków. Skonstruowano w ostatnich latach nowe agregaty wydobywcze o znacznie mniejszym szkodliwym wpływie na glebę leśną. Ale aktualny rynek i zapotrzebowanie na pniakową biomasą jest małe – w sytuacji gdy drewno tzw. odzyskowe jest dwa razy tańsze niż zrębki, nie mam mowy o rozwoju tego typu biomasy.

Aktualnie w Szwecji nie pozyskuje się prawie zupełnie karpiny. Samo jej pozyskanie a następnie zrębkowanie jest drogie i spalanie odpadów zrębowych czy drewna lub śmieci jest bardziej opłacalne dla ciepłowni czy elektrowni.
Ale ta sytuacja może się zmienić, mówi Tryggve Persson i wtedy będziemy mieć gotowy i ważny materiał badawczy do podjęcia decyzji.

Ogólny wniosek jest taki iż mimo aktualnej nieopłacalności ekonomicznej biomasy pniakowej i mimo ryzyka ograniczenia bogactwa biologicznego lasu z takim pozyskaniem, należy być przygotowanym do niego i znać wszelakie ryzyko z takim pozyskaniem związane.

Polscy naukowcy chcący zapoznać się z wynikami badań mogą wejść w kontakt z Tryggve Persson https://www.slu.se/ew-nyheter/2017/4/stubbar-ger-klimatsmart-energi-visar-stort-forskningsprogram/

Zdjęcie: Pär Aronsson, SLU