Monat: Juni 2024

Wie viel CO2 absorbiert ein Wald pro Jahr in der Projektregion? Das ist die entscheidende Frage, die alle Wiederaufforstungsprojekte beantworten müssen, um eine Zertifizierung zu erhalten und Geldgeber anzuziehen.

Die einfachste Lösung ist, sich auf wissenschaftliche Studien zu stützen, die das Wachstum der Biomasse ähnlicher Wälder gemessen haben. Das Problem: Es gibt nur sehr wenige Artikel, die sich mit afrikanischen Wäldern befassen und zu diesem Thema veröffentlicht wurden. Glücklicherweise hat das Forschungsteam von Hérault et al. das Wachstum der Bäume mehrerer Arten unseres Projekts in der Region Korhogo in der Elfenbeinküste, 400 km von unserem Projekt entfernt, über 30 Jahre hinweg quantifiziert (The long-term performance of 35 tree species of sudanian West Africa in pure and mixed plantings).

Ein anderer, präziserer Ansatz zielt darauf ab, die Biomasse reifer Wälder in der Projektregion zu messen, um dann das jährliche Wachstum abzuleiten. Dies haben wir mit unserem Partner EcoAct durchgeführt.

Bevor man beginnt, muss man das Alter der zu messenden Wälder genau bestimmen. Das Ziel ist es, das durchschnittliche Biomassewachstum pro Jahr und Hektar zu ermitteln. Zu diesem Zweck identifizierte EcoAct alle 20 Jahre alten Wälder und alle 10 Jahre alten Wälder in der Unterpräfektur Samana. Dann wandten wir einige zusätzliche Auswahlkriterien an, um Wälder zu erhalten, die wenig degradiert und leicht zugänglich waren.

Dank dieser Vorauswahl konnten wir die GPS-Punkte von fünf zehnjährigen und fünf zwanzigjährigen Wäldern identifizieren (wobei wir wussten, dass wir nur Zeit haben würden, um vier von jeder Kategorie zu vermessen).

Vor Ort ist es nicht ratsam, alleine in einen Wald zu gehen, vor allem wenn man Ausländer ist. Es ist respektvoller und vorsichtiger, sich bei den Behörden des nächstgelegenen Dorfes zu melden, um unsere Absicht zu erklären, Ratschläge zu erhalten und sich begleiten zu lassen. Diese Gespräche können einige Zeit in Anspruch nehmen, da es auch viele Fragen zu dem Projekt gibt, aber es lohnt sich. Die Unterstützung des Dorfes ist entscheidend.

Anschließend muss man sich in den Wald begeben. Dies erfordert oft lange Anmarschwege, entweder durch den Busch oder durch den Wald. Die Machete ist wichtig, um voranzukommen, und es ist besser, wenn Sie nichts im Fahrzeug vergessen haben (Messgeräte, Regenjacke, Stiefel, Wasser usw.).

Sobald wir den GPS-Punkt erreicht haben, haben wir in jedem Wald einen 30m x 30m großen Perimeter mit Bändern abgesteckt, um genau zu wissen, welche Bäume in die Messungen einbezogen werden sollen und welche nicht, weil sie außerhalb des 900 m2 großen Perimeters liegen.

Dann muss man methodisch vorgehen, um sicherzustellen, dass man keinen Baum übersieht. Konkret heißt das: Eine Person misst den Durchmesser in Brusthöhe, eine Person misst die Höhe, eine Person gibt die Baumart an und markiert den Baum, damit er nicht ein zweites Mal vermessen werden muss, und eine Person notiert diese Informationen. Um die Arten zu erkennen, ist es notwendig, sich auf die lokalen Fähigkeiten zu stützen.

Letztendlich haben wir in sechs Tagen über 1500 Bäume auf 13 Feldern vermessen (neben den vier 10- und 20-jährigen Wäldern haben wir auch die Bäume auf Feldern vermessen, die 2021 und 2022 von arboRise aufgeforstet werden). Es ist eine mühsame und nicht ungefährliche Arbeit, manchmal im Regen und in üppiger Vegetation, aber es ist eine wesentliche Arbeit, die es uns ermöglicht, die Biomasse und damit den Kohlenstoff und damit die potenziellen Einnahmen des Projekts und damit auch die möglichen Ausgaben genau zu berechnen.

Danke Stéphane, danke Julia für euren konkreten Einsatz vor Ort unter schwierigen Bedingungen ♥.

Dieser erste Einblick in die Wälder hat uns einige vorläufige Hinweise gegeben:

• Die Artenvielfalt hängt vom Boden ab: Einige 20 Jahre alte Wälder waren fast monospezifisch mit einer Dominanz von Uapaca Somon, die sich, ähnlich wie die Buche in gemäßigten Wäldern, auf Kosten aller anderen Arten durchsetzt. Dies sollte uns dazu veranlassen, gezielte Durchforstungen vorzunehmen, um die Biodiversität zu erhalten.
• Auf den 2021 und 2022 aufgeforsteten Flächen gibt es eine große Variabilität in Bezug auf die Dichte: Sie kann mehr als 4500 Stämme pro Hektar erreichen, aber einige Teile der Parzellen sind auch 2 Jahre nach der Aussaat noch kahl. Dies ist auf den Boden zurückzuführen.
• Man findet fast immer die gleichen 10-15 Pionierarten und man kann davon ausgehen, dass die natürliche Regeneration effektiv ist. Dies sollte uns dazu veranlassen, die Samenernte auf seltene Arten aus unserer Liste von 40 Arten zu fokussieren.

Sobald die Daten gesammelt sind, kann die Analysearbeit beginnen. Forstwirte und Waldfachleute haben schon vor langer Zeit gelernt, das Volumen eines Baumstammes (eines entasteten Stammes) zu schätzen, als Europa für den Bau von Schiffen abgeholzt wurde. Grundsätzlich geht es darum, das Volumen eines Zylinders zu berechnen: Pi x Radius2 x Höhe. In Wirklichkeit ist ein Baumstamm nicht wirklich zylindrisch, sondern eher kegelförmig. Und das Verhältnis zwischen Durchmesser und Höhe variiert je nach Waldtyp (gemäßigt, tropisch, boreal, trocken, feucht, regenreich usw.). Aus diesem Grund haben viele Studien versucht, die allometrische Gleichung zu finden, die einem bestimmten Waldtyp am nächsten kommt. Einige versuchen sogar, das Volumen der Äste in die Gleichung einzubeziehen. Es sei daran erinnert, dass diese Gleichungen für Plantagen mit monospezifischen Nutzbäumen recht zuverlässig sind, aber in natürlichen Wäldern, die aus mehreren Arten bestehen, wird dies schnell zu einer Näherung und unterschätzt in der Regel das Biomassevolumen des Waldes.

Mit unserem Partner EcoAct (danke Margarita! ♥ ) testeten wir sieben allometrische Gleichungen, speziell für tropische Wälder, und wählten die Gleichung, deren Korrelation mit dem NDVI-Wert des GPS-Punktes am höchsten war: Die Gleichung von Djomo et al. (2010)*, die das Durchmesser und die Holzdensität berücksichtigt (da wir die Höhe nicht aller Bäume messen konnten): B = exp(-1,8623 + 2,4023 ln(D) – 0,3414 ln(p))

* Adrien N. Djomo, Adamou Ibrahima, Joachim Saborowski, Gode Gravenhorst: Allometric equations for biomass estimations in Cameroon and pan moist tropical equations including biomass data from Africa, Forest Ecology and Management 260 (2010) 1873–1885, 2010

Diese Werte geben das Gewicht der trockenen Biomasse an. Dann muss man das Gewicht aller Nicht-Kohlenstoffatome (x 0,47) abziehen und das Gewicht der beiden Sauerstoffatome (x 3,67) hinzufügen, um das CO2-Gewicht der Stämme jedes Hektars zu erhalten. Dazu werden konventionell 20% addiert, um das unterirdische CO2, das in den Wurzeln vorhanden ist, zu berücksichtigen.

So kann man sagen, dass die Bäume eines Waldes in der Projektregion nach 20 Jahren 325 Tonnen CO2 pro Hektar absorbiert haben, also 16 Tonnen pro Jahr.

Da wir Werte für 2, 3, 10 und 20 Jahre alte Wälder haben, können wir sogar die Wachstumskurve abschätzen :

Wir müssen daran erinnern, dass wir es hier mit Wäldern aus natürlicher Verjüngung zu tun haben, von denen einige wahrscheinlich degradiert wurden (so ist die Biomasse eines der 10-jährigen Wälder signifikant geringer als die der anderen). Unser Ansatz des Plenterwaldes sollte jedoch zu vielfältigeren, dichteren und weniger degradierten Hochwäldern führen, die eine größere Menge an Biomasse produzieren.

Wir werden in einigen Jahren, wenn wir die ersten dendrometrischen Messungen unserer Wälder durchführen, mehr darüber erfahren. Und in diesem Zusammenhang können uns einige von Ihnen vielleicht dabei helfen, eine Terrestrial Laser Scanning-Ausrüstung zu finden, mit der man den gesamten Baum genau messen kann (nicht nur den Durchmesser in Brusthöhe und die Höhe), um das von den Ästen absorbierte CO2 mit einbeziehen zu können, ohne eine allometrische Gleichung anwenden zu müssen. Vielen Dank für Ihre Hilfe !

 

 

Welche natürlichen und anthropogenen Faktoren beeinflussen das Wachstum der Bäume auf den von arboRise aufgeforsteten Flächen? Um das herauszufinden, hatten wir das Glück, dass unser Forschungsprojekt von der EPFL im Rahmen der Design Projects ausgewählt wurde. In diesem obligatorischen Kurs sind die Masterstudenten der ENAC-Abteilung dafür verantwortlich, wissenschaftliche Antworten auf Problemstellungen zu finden, die von Unternehmen, Gemeinden usw. geliefert werden. Diese angewandte Forschung umfasst etwa 500 Arbeitsstunden für jedes Paar, es handelt sich also um eine echte wissenschaftliche Analyse, die von den Professoren der EPFL beaufsichtigt wird.

Unser Projekt weckte sofort das Interesse von Ines und Aurèle und wir hatten das Glück, mehrere Monate lang von ihren Fähigkeiten zu profitieren (ca. 2 Tage pro Woche über 15 Wochen). Danke Ines, danke Aurèle! Beide studieren Geowissenschaften und beherrschen daher alle Werkzeuge der Satellitenanalyse wie aus dem Effeff. Sie wurden von Professor Devis Tuia betreut. Der Bericht von Ines und Aurelius ist eine Fundgrube an Informationen. Er kann hier im Detail eingesehen werden: 240607_EPFL Design Project – Abschlussbericht.

Zunächst mussten sie die Flächen, die wir von 2021 bis 2023 aufgeforstet haben, in verschiedene Kategorien einteilen (grob gesagt „gute“ und „schlechte“ Flächen), und zwar nach dem Wachstum der Biomasse seit dem Aussaatdatum und im Vergleich zu „neutralen“ Referenzflächen. Die Daten stammen vom Satelliten Sentinel 2, den arboRise bereits häufig für seine eigenen Analysen verwendet hat. Unsere beiden Forscherinnen entschieden sich, die Analysen auf den Monat Februar (2021, 2022, 2023, 2024) zu fokussieren, der mitten in der Trockenzeit liegt, um den Einfluss von Gräsern auf die Daten so weit wie möglich zu vermeiden.

In einem zweiten Schritt wurde die Baseline (Bäume, die vor der Aufforstung auf den Grundstücken standen) aus den Daten entfernt, um auch hier einen Einfluss von außerhalb des Projekts zu vermeiden.

Drittens wurden über verschiedene Satelliten zahlreiche weitere Daten erhoben, die allesamt potenzielle anthropogene oder natürliche Einflussfaktoren darstellen: Neigung, Exposition, Höhe, Bodenart, Entfernung zum nächsten Dorf, Straßen, Wasserläufe, Buschfeuer usw. Die Korrelationen zwischen diesen potenziellen Einflussfaktoren ermöglichen es uns, zahlreiche Hypothesen zu formulieren und ein besseres Verständnis der Geografie unseres Perimeters zu erlangen. Die Korrelationen zwischen diesen potenziellen Einflussfaktoren ermöglichen es uns, zahlreiche Hypothesen zu formulieren und die Geografie unseres Perimeters besser zu verstehen. Zum Beispiel:

• Es gibt eine Korrelation zwischen Längengrad (West-Ost) und Höhe und das ist normal: Die Hügelkette des Simandou, die unser Gebiet im Westen begrenzt, liegt höher als das Flussbett des Dion, das unser Gebiet im Osten begrenzt, daher „neigt“ sich unser Gebiet nach Osten.
• Die durchschnittliche Neigung unserer Grundstücke ist daher logischerweise im Westen, in der Nähe des hügeligeren Simandou, stärker. Es ist daher normal, dass die Entfernung zwischen unseren Grundstücken dort größer ist als in den flacheren Gebieten im Osten, wo es leicht ist, Grundstücke zusammenzulegen. Logischerweise liegen die Straßen eher im Osten, sodass die Nähe unserer Grundstücke zu den Straßen im Osten des Perimeters größer ist.
• Wir sehen auch, dass sich die Bodenbeschaffenheit je nach Höhenlage ändert: Lehmböden im Westen und Sandböden im Osten, da der Abfluss von Westen nach Osten verläuft.
• Es gibt auch starke, logische Korrelationen zwischen allen Faktoren, die mit der Bodenbeschaffenheit zusammenhängen: Stickstoffgehalt oder organischer Kohlenstoff, ph-Wert des Bodens, Größe der Bodenfragmente etc.

Viertens schließlich maßen Aurèle und Ines statistisch den Grad des Einflusses jedes Faktors auf das Wachstum der Geländekategorien (z. B.: Sind alle „guten“ Gelände höher als alle „schlechten“ Gelände?). Hier werden nur die statistisch signifikanten Einflüsse dargestellt:

• Da ist zunächst der Einfluss der Bodenbeschaffenheit. Sandige Böden mit einem ph-Wert, der nahe an der Neutralität liegt, sind wachstumsfördernder. Das ist erstaunlich, denn man hätte erwarten können, dass Böden mit einem höheren Lehmanteil, der Wasser besser speichert, günstiger sind. Überraschend ist auch die Tatsache, dass der Reichtum an Stickstoff und organischem Kohlenstoff eher auf den „schlechten“ Böden zu finden ist, obwohl diese Faktoren normalerweise das Pflanzenwachstum fördern.
• Das Gefälle hat ganz klar einen negativen Einfluss auf das Wachstum, sicherlich aufgrund des Abfließens von Regenwasser (das Wasser bleibt weniger lange auf dem Boden und nimmt die Nährstoffe mit sich), vor allem auf Böden mit geringer „Baseline“ (Baseline: die zum Zeitpunkt der Aussaat auf dem Boden vorhandene Vegetation). Dies erscheint logisch: Die auf dem Feld vorhandene Vegetation bremst den Wasserabfluss. Dies kann auch durch die Weidefeuer erklärt werden, die am unteren Ende der Hänge entzündet werden und leichter die Hänge hinaufwandern als auf ebenem Gelände.
• Die Ausrichtung des Geländes nach Süden ist günstig, da die Sonneneinstrahlung die Photosynthese fördert.
• Die Nähe zu Wasserläufen und die Nähe zu Feuern ist negativ. Es ist sehr interessant, dass nur die jüngsten Feuer (2024) einen sichtbaren Einfluss haben. Die Feuer in den Jahren 2021, 2022 und 2023 stechen nicht als Einflussfaktor hervor, wahrscheinlich weil sich Bäume nach einem Brand schnell regenerieren. Insbesondere Weidefeuer (die das Keimen junger Grashalme anregen, die das Vieh gerne frisst), die in der Nähe von Wasserläufen entzündet werden, wirken sich manchmal auf wiederaufgeforstete Flächen aus.
• Es ist sehr interessant, dass die Entfernung zum nächsten Dorf oder die Entfernung zu Pisten und Wegen keinen Einfluss auf das Wachstum der Biomasse hat.
• Auch das Jahr der Anpflanzung hat einen Einfluss. Dies könnte an den ArboRise-Methoden liegen, die im Laufe der Zeit perfektioniert wurden, oder an den Niederschlagsmengen, die jedes Jahr variieren.
• Es scheint, dass Parzellen, deren Samen kurz vor der Regenzeit geerntet und ausgesät werden, besser wachsen. Es bleibt unklar, ob dies mit den in dieser Gruppe gesäten Arten oder mit der feuchteren Periode zusammenhängt.
• Schließlich scheint es, dass junge Bäume dort besser wachsen, wo die „Baseline“ gering ist. Dies könnte ein Effekt der natürlichen Konkurrenz sein: Die vorhandene Vegetation besetzt den Boden, saugt Wasser auf und verringert die Sonneneinstrahlung.

Im Allgemeinen scheinen, abgesehen von den jüngsten Bränden, vor allem natürliche Faktoren das Baumwachstum zu beeinflussen. Natürlich kann man Dörfer identifizieren, auf deren Grundstücken die Bäume besser wachsen als in anderen Dörfern, aber das ist wahrscheinlich eher auf natürliche Faktoren (Bodenbeschaffenheit, Gefälle, Exposition usw.) zurückzuführen, da die „ungünstigen“ Dörfer eher im Westen in einem hügeligen Gebiet liegen.

Diese Ergebnisse sind daher sehr nützlich, um die Wahl zukünftiger Grundstücke zu bestimmen, bei denen Steigungen, vor allem an Flussufern, vermieden werden sollten und Grundstücke mit starker bestehender Vegetation vermieden werden sollten.

Ein riesiges DANKESCHÖN an Aurèle und Ines, die sich wirklich für das Thema begeisterten, sowie an Devis Tuia, der so freundlich war, unser Forschungsprojekt auszuwählen. Ebenso wie der ETHZ sei auch der EPFL gedankt, dass sie Organisationen wie arboRise mit hochwertigen wissenschaftlichen Kompetenzen versorgt.