Jordkarbon i skog: – Hva vet vi om akkumulering, nedbryting og utslipp?

– Jord er fantastisk! Janne Kjønaas er entusiastisk på vegne av det som finnes under oss. De biologiske og kjemiske prosessene som foregår i jorda er grunnlaget for alt liv. Og likevel vet vi lite om dem.

I en tid med klimaforandringer er det ikke minst vesentlig å skjønne mer av hvordan prosessene i jorda påvirker lagring og utslipp av karbon. Vi har fått jordforskeren til å lete fram den forskningen som finnes og som brukes i Norge i dag.

MYKORRHIZA-SPORET

– Noe av bakgrunnen for den interessen som har vært rundt mykorrhizaens betydning for jordkarbonlageret kan ha sitt utspring i en studie fra 2013, der den svenske forskeren Karina Clemmensen og hennes kolleger undersøkte jordbunnen på øyer av ulik størrelse, næringstilgjengelighet og brannfrekvens i Nord-Sverige. På de små øyene som var mest næringsfattige og hvor det ikke hadde vært noen branner slik at det organiske karbonet var akkumulert over svært lang tid, fant de at opp til 70 prosent av karbonet i jorda kom fra røtter og fra sopp. Men de fant samtidig at på de store øyene hvor det er mer næringssirkulasjon og hvor det er skogbestand som er i bedre vekst, kom 50 prosent fra røtter og sopp og 50 prosent fra nedbryting av organisk materiale over bakken, forteller Kjønaas.

– Tidligere har veldig mye av oppmerksomheten vært rettet mot akkumulering av karbon i plantebiomassen, der akkumuleringen først og fremst skjer. Man har vært mindre oppmerksom på at det i jorda kan være en langvarig lagringsmulighet. Karbonet kan potensielt bli veldig gammelt blant annet i form av jern- og aluminiumforbindelser i mineraljorda, sier hun.

NEDBRYTINGEN VIKTIG

Hun trekker også fram en studie fra USA og Europa gjort av en hel rekke forskere med Kate Lajtha i spissen, som ble publisert i 2018. – Det som er spesielt med dette studiet, er at det går over så mange år, forteller hun.

Det startet allerede i 1956, og her har de sett på åtte felt i skog og to felt på prærie, og undersøkt hva som skjer med jordkarbonet hvis man øker og reduserer tilførselen av strø. De har gjennomført forsøk hvor de har sammenlignet det å stenge ute overjordisk karbon fra strø, stenge ute underjordisk karbon fra røtter, doble overjordisk karbon i form av strø og doble overjordisk karbon i form av treflis.

Her fant de faktisk at de hadde mindre nedgang i jordkarbonet hvis de stenger ute røtter enn hvis de stenger ute overjordisk karbon. Med andre ord støtter ikke disse resultatene at det som er under jorda har en større betydning med tanke på karbonakkumulering, enn det som er over jorda.

NÆRINGSTILGANGEN AVGJØR MYKORRHIZAENS ROLLE
Hun legger til at denne undersøkelsen viste at betydningen av jordkarbon fra røtter har en sammenheng med hvor næringsrike økosystemene er. – Og det kobler direkte tilbake til Clemmensen sin studie fra 2013. Det var i de næringsfattige systemene at røttene hadde bidratt til akkumulering av mye organisk materiale. Der må det være en stor rotaktivitet for å få tak i næring, og der vil også mykorhizzasoppen forventes å være veldig aktiv. I slike systemer ser det ut til at røttenes bidrag vil være spesielt viktig, sier hun og konkluderer med at det ikke er så lett å si generelt at røtter betyr mer eller røtter betyr mindre. – Kanskje betyr det generelt sett like mye, men at forholdet er avhengig av hvordan næringstilstanden i jorda er. Det sier seg jo egentlig selv, at hvis det er næringsmangel må trærne investere i et mer omfattende samarbeid med mykorrhizasoppen for å få den næringen de trenger.

INPUT AV STRØ STIMULERER NEDBRYTING

Kjønaas er minst like nysgjerrig på prosessene som bryter ned organisk materiale, og her var det også flere interessante funn i undersøkelsen fra USA. Karbonlager i jorda er generelt et resultat av en balanse mellom det karbonet som brytes ned og det som tilføres. Hypotesen er at hvis det tilføres mer, vil jordkarbonet kunne bygge seg opp, og hvis det brytes ned mindre, vil det også bygge seg opp.

– Men forskerne fant at selv om de doblet inputen av strø, fikk det ikke nødvendigvis stor betydning for oppbygging av jordkarbonlagre. Og det var fordi den økte strøtilførselen medførte en stimulering av nedbrytningen. Du kan altså ha en økt tilførsel av strø, men du kan også miste noe av det eldre karbonet som er godt lagret fordi det tilføres næringsstoffer som er mat for organismene som dermed kan bryte ned mer. Dette peker på at nedbrytingen er veldig sentral. Hvordan den stimuleres av klimatiske og jordbunnsmessige forhold og av næringstilgang, er viktige spørsmål å få belyst. Mykorrhizaen vil også bryte ned materiale, fordi den trenger næring som den gir til trærne, sier hun.

ENDRINGER I NEDBRYTNING MED KLIMAENDRINGER
– Ettersom aktiviteten til jordorganismene er så nært knyttet til temperatur og fuktighet i jorda vil nedbrytningen av karbonet i jorda påvirkes av klimaendringer. Globalt sett er jordsmonnet beregnet å inneholde mer enn tre ganger så mye karbon som atmosfæren. Ettersom jordkarbonlageret er så stort, vil selv små endringer kunne påvirke CO2-nivået i atmosfæren. En studie som ble publisert i Nature i 2018 viser en global økning i respirasjonen fra jordorganismene sammenliknet med den samlede respirasjonen fra jordorganismer og røtter. Dette viser at nedbrytningen av organisk materiale i jorda øker over tid, og at denne økningen sammenfaller med de pågående klimaendringene. Vi kan dermed stå overfor en alvorlig situasjon med tilbakevirkninger der endret klima påvirker nedbrytningen av organisk materiale i jorda, som igjen endrer klimaet. Nettopp derfor er det så viktig å forstå hva som styrer akkumulering og tap av jordkarbon, mener hun.

UKJENTE NORSKE HOGSTKONSEKVENSER

For skognæringen er det jo vesentlig å vite hvordan ulike skogskjøtselstiltak påvirker karbonstatusen i skogsjord, men Kjønaas forteller at det er få studier på dette i Norge, og ingen studier på direkte effekter av hogst. – Og det er ikke sånn at vi bare kan importere alle data vi har behov for fra andre land. Sverige driver for eksempel en helt annen form for skogbruk enn vi gjør. De har andre klima- og jordbunnsforhold enn vi har her, og de driver med markberedning i en helt annen skala enn hos oss. Markberedning kan påvirke jordkarbonet gjennom økt nedbryting. Det betyr at jordstatusen som de finner i Sverige ikke kan overføres direkte til norske forhold. Hvis vi skal tallfeste endringer under norske forhold, med de klimatiske og terrengmessige forholdene som vil påvirke våre skogøkosystemer og vårt jordsmonn, må vi nok i større grad ta jobben med å finne ut det her, sier hun.

– Det som – i mangel av noe annet – ofte blir brukt, er en metaanalyse, altså en sammenstilling av flere studier, som ble gjort av Lucas E. Nave med flere i 2010. De har satt sammen data om effekten av hogst fra 432 felt, som er gjort i tempererte skogøkosystem. Når det er spørsmål om virkninger av hogst i Norge kan vi ikke si annet enn at «internasjonale resultater viser» … Og det de viser er at det er en generell nedgang i karboninnholdet etter hogst på åtte prosent når du ser på hele jordsmonnet, og en gjennomsnittlig nedgang på 30 prosent hvis du bare ser på humussjiktet. Men det er forskjell på jord- og skogtyper, understreker hun. Det finnes få studier på hvor lang tid vi generelt kan forvente et tap av jordkarbon etter hogst før lageret igjen begynner å bygge seg opp, sier hun.

ULIKE TYPER AV FLATEHOGST KAN HA BETYDNING
Når det gjelder ulike typer flatehogst brukes det i dag både stammehogst og heltrehogst med ulike former for behandling av hogstavfall. Internasjonale studier viser en generelt større nedgang i jordkarbon etter heltrehogst sammenliknet med stammehogst, forteller hun. – Det pågår nå også et arbeid med en metaanalyse basert på nordisk-baltiske studier der vi nettopp ser på hogstform, men også på tynning, og som vi håper snart blir ferdig. Også dette studiet antyder økt nedgang i jordkarbon ved heltredrift sammenliknet med stammedrift. Forskjellen kan skyldes tilførselen av karbon i form av hogstavfall ved stammedrift, men prosjektet Ecobrem ved NIBIO antyder at nedbrytningen også kan være en viktig faktor. I Ecobrem har vi studert kortsiktige virkninger av heltrehogst med to ulike uttak av hogstavfall, opp mot stammehogst. De foreløpige tallene vi har for jordkarbon antyder at jorda som har vært utsatt for heltrehogst har en større nedbrytning under ellers like forhold, til tross for at den ikke har fått noe hogstavfall. Det betyr at det er en høyere nedbrytning av det karbonet som var i jorda fra før. Dette kan skyldes at det tilførte hogstavfallet lekker nitrogen når det brytes ned, og dette nitrogen kan ha en dempende effekt på nedbrytningen av det eldre organiske materialet i jorda. I alle hogstformene antyder foreløpige data en reduksjon av mykorrhiza-sopp og en økning av nedbrytende sopper. Der hogstavfallet fjernes vil det ikke være noen ny «mat» for nedbrytersoppene, men i tillegg er det heller ikke noe tilførsel av nitrogen fra strøet som kan dempe nedbrytningen av det eldre jordkarbonet. Det er dermed ikke nødvendigvis tilførselen av strø som kilde til jordkarbon som er det viktigste, men nedbrytingen, og dette stemmer godt overens med det Lajtha fant i 2018, sier Kjønaas.

KARBON SOM FLYTTER SEG

Selv jobber hun nå mye med prosjektet BalanC, som hun leder. Det er et fireårig prosjekt som undersøker effektene av å erstatte stedegen bjørkeskog med rasktvoksende norsk gran på Vestlandet som et klimatiltak. Her ser forskere fra NIBIO, Vestlandsforsk, og Universitetene i Oslo og København på helheten av tiltaket, både på virkningene på karbonlageret i skogen – over og under bakken, på substitusjonseffekten av produktene fra skogen og også på virkningene skogplantingen har på refleksjon av sollys (albedo). Ett år gjenstår av prosjektet og foreløpig er det kvantifiseringen av det som skjer over og under jorda som begynner å gi noen resultater.

– Ned til en meter er det imponerende like mengder karbon i jorda på de ulike lokalitetene vi studerte. De foreløpige dataene antyder ellers at plantingen av gran for 45–60 år siden ikke har gitt en endring i jordas totale karbonlager, hvilket jeg er litt overrasket over, sier hun. – Vi fant imidlertid en tydelig økning av karbonlageret i humussjiktet under gran. Resultatene antyder dermed en omfordeling, eller reallokering, av karbonet fra mer stabile forbindelser i mineraljorda, til mer labilt organiske materiale i humussjiktet. Det betyr at vi ved granplanting risikerer at stabiliteten av karbon i skogøkosystemene reduseres, mener hun.

Og hun fortsetter: – Tanker om en slik reallokeringen er ikke ny. I en artikkel fra Lars Vesterdal med flere fra 2013, der de sammenstilte studier av treslagsskifte og jordkarbon, fant de store forskjeller i karbonmengdene i humussjiktet. Studiet kunne ikke si om dette skyldes en reell forskjell i akkumuleringen av jordkarbon med ulike treslag eller en reallokering av karbon i jordprofilet. På den annen side – i en studie i Sverige hvor de plantet bjørk og gran på samme sted, var det en helt tydelig økt lagring av karbon under grana sammenliknet med under bjørka, opplyser hun.

HVA SKJER PÅ LENGRE SIKT?

– Hva som vil skje på sikt med jordkarbonet i disse bestandene kan vi ikke si noe sikkert om, sier Kjønaas. Men hvis vi har allokert mer karbon til humussjiktet som er mer labilt, risikerer vi at det vil være mer utsatt for nedbryting og tap. Dette kan skje etter hogst, men det kan også skje i andre sammenhenger. Ved et endret klima vil skogen for eksempel være mer utsatt for ekstremvær, stormfellinger og skogbranner. Jordkarbonlagret i humussjiktet vil i slike tilfeller være mer utsatt for tap og dermed utslipp av CO2 til atmosfæren. Igjen vil det være jordrespirasjonen og nedbrytningen som vil være sentral, og vi vet at den igjen er påvirket av temperatur og fuktighet – nettopp de faktorene som påvirkes av klimaendringene. Det hadde vært veldig interessant å kunne følge disse feltene i en lengre tid også etter en hogst, men det er det per i dag ikke forskningsmidler til, sier hun.

Akkurat nå er det BalanC som er hovedfokuset. Når prosjektet om et års tid er ferdig, er målet å kunne gi et svar på om karbonregnskapet ved å plante gran på tidligere bjørkemark totalt vil gi en positiv klimaeffekt når aspekter som substitusjonseffekt og albedo også er regnet inn.

Les mer i Norsk Skogbruk nr 1.