Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Nr. 226: Udvikling og afprøvning af metode til modellering af økosystemtjenester og biodiversitetsindikatorer - med henblik på kortlægning af synergier og konflikter ved arealtiltag

Termansen, M., Konrad, M., Levin, G., Hasler, B., Thorsen, B.J., Aslam, U., Andersen, H.E., Bojesen, M., Lundhede, T.H., Panduro, T.E. & Strange, N. 2017. Udvikling og afprøvning af metode til modellering af økosystemtjenester og biodiversitetsindikatorer - med henblik på kortlægning af synergier og konflikter ved arealtiltag. Aarhus Universitet, DCE – Nationalt Center for Miljø og Energi, 81 s. - Videnskabelig rapport fra DCE - Nationalt Center for Miljø og Energi nr. 226. http://dce2.au.dk/pub/SR226.pdf

 

Sammenfatning

I rapporten præsenteres et analyseredskab, der er udviklet med henblik på at kunne anskueliggøre samspillet mellem ændringer i en række økosystemtjenester når landbrugs- eller skovarealer i omdrift udtages af drift. Dette samspil kan have betydning for om det er muligt at opnå synergieffekter når arealer udtages af omdrift. Hvis det er muligt at identificere områder, hvor udtag af drift kan give stor effekt på tværs af vigtige økosystemtjenester, vil det være muligt at udvikle et redskab til at understøtte en flersidig arealplanlægning. Rapporten har anvendt Limfjordens opland som undersøgelsesområde. For Limfjordens opland er der udvalgt et sæt centrale økosystemtjenester og genereret et sæt af stiliserede scenarier til at belyse samspillet mellem de valgte økosystemtjenester.

Analysen i rapporten omfatter følgende udvalgte økosystemtjenester: Fødevareproduktion, træproduktion, regulering af vandkvalitet i form af tilbageholdelse af kvælstof fra Limfjorden, klimaregulering i form af kulstofbinding, jagt og rekreation. Desuden analyseres det også, hvilken påvirkning, der er af indikatorer for økosystemtjenesten biodiversitetsbeskyttelse (med fokus på sjældne arter) og to forskellige indikatorer for habitaternes rumlige relationer i oplandet.

Rapporten anvender en scenarietilgang, hvor hvert scenarie repræsenterer en hypotetisk ændring i arealanvendelsen. Scenarierne omfatter tre forskellige former for ændringer i arealanvendelsen:

1.     Udtag af eksisterende landbrugsjord til åben natur

2.     Udtag af eksisterende landbrugsjord til skovrejsning

3.     Udtag af produktionsskov til urørt skov 

 

For 1. og 3. indebærer arealændringerne, at der ikke længere foregår landbrugsdrift eller skovdrift på arealerne, men der er ikke er indregnet nogen former for plejetiltag. I forhold til udtagning af produktionsskov (3.) til urørt skov, så skal det i denne sammenhæng forstås som et stop af forstlig drift, og at det primære formål med forvaltningen af disse arealer er at bevare biodiversiteten.

For 2. antages det, at skovrejsningen drives efter kendte standardiserede forstlige metoder for produktionsskov.

Scenarierne beskrives med et geografiske kort, der angiver lokaliseringen af udtag af produktionsjord (skov- og landbrug) samt eventuel skovrejsning på den udtagne landbrugsjord.

Projektet bruger Limfjordens opland som undersøgelsesområde. Det samlede opland til fjorden udgør 7.597 km2 svarende til ca. 1/6 af Danmarks areal. Oplandet er karakteriseret ved en lang kystlinje og miljømæssige udfordringer forårsaget af intensiv landbrugsproduktion, og tjener som illustration for mere generelle analyser af naturbenyttelse og -beskyttelse i Danmark som helhed.

Rapporten analyserer syv scenarier for arealudtag. De første seks scenarier adskiller sig ved hver især at være baseret på målsætninger om at forøge udbuddet mest muligt af én enkelt økosystemtjeneste, indenfor en given arealgrænse (hhv. 1 %, 3 % eller 5 % af produktionsarealerne i oplandet). Disse seks scenarier er 1) et vandscenarie, som prioriterer placeringen af arealudtag af landbrugsjord til åben natur alene med henblik på at forøge tilbageholdelsen af kvælstof til Limfjorden; 2) et klimascenarie, der prioriterer placeringen af arealudtag af landbrugsjord til skovrejsning alene med henblik på at optimerer kulstofbinding; 3) et rekreationsscenarie, som prioriterer placeringen af arealudtag af landbrugsarealer til nye rekreationsarealer (åben natur og skovrejsning ligeligt) alene med henblik på at forøge antallet af besøgende i de udtagne arealer; 4) et biodiversitet-scenarie, som prioriterer placeringen af arealudtaget fra produktionsskov til urørt skov samt landbrug til åben natur alene med henblik på at beskytte arealer med høj artsscore, 5) et habitatsammenhængsscenarie, der prioriterer placeringen af arealudtag af landbrugsarealer til åben natur alene med henblik på at knytte eksisterende naturarealer og skove med høj artsscore bedre sammen. Scenarie 6) er et scenarie hvor placeringen af arealudtag af landbrugsarealer til åben natur prioriteres alene med henblik på at forbedre den eksisterende habitatstruktur i form af fx arrondering. Det syvende og sidste scenarie adskiller sig fra de seks første ved at optimere i forhold til flere økosystemtjenester samtidig. Dette scenarie er således udviklet til at prioritere regulering af vandkvalitet og klimaregulering under hensyntagen til evt. tab i økosystemtjenesterne fødevareproduktion og træproduktion. Betydningen af vægtningen mellem tjenesterne illustreres ved at udføre scenarieberegninger for to forskellige relative priser for tjenesterne.

I rapporten præsenteres modelleringer af de nævnte økosystemtjenester, og for de udvalgte scenarier præsenteres de forventede ændringer i økosystemtjenesterne og deres værdier. Rapporten indeholder desuden en kortlægning og opgørelse af samspillet mellem økosystemtjenesterne og biodiversitetsindikatorer i de forskellige scenarier.

Analysen af de forskellige scenarier er fokuseret omkring effekterne af arealændringerne. Effekterne måles som ændringen i økosystemtjenesterne og biodiversitets indikatorerne opgjort i biofysiske enheder. Hvor muligt suppleres der med opgørelse i form a ændringer i økonomisk værdi. Resultaterne fra scenarierne kan beskrives i en scenarie-effekt-matrice (se tabel S1, hvor ændringerne kaldes Δ). I tabel S1 illustreres scenarie-effekt-matricen i biofysiske enheder.

Hvis scenarierne analyseres samlet kan scenarie-effekt-matricen bruges til at kvantificere samspillet mellem de forskellige økosystemtjenester under de forskellige scenarier. Denne analyse foretages ved at sammenholde kolonnerne i matricen. Dette kan gøres på baggrund af kvantitative biofysiske mål og indikatorer, såvel som på baggrund af de økonomiske værdier af økosystemtjenesterne.

Hvis scenarierne analyseres samlet er det også muligt at bruge scenarie-effekt-matricen til at kvantificere synergier og konflikter mellem de forskellige arealtiltag. Denne analyse foretages ved at sammenholde rækkerne i matricen. Ved at sammenholde effekterne i rækkerne i matricen er det muligt at identificere betydningen af at fokusere arealtiltag mod de enkelte tjenester eller indikatorer.

Den valgte metode er statisk. Dette betyder, at der ikke tages hensyn til, at produktionen af økosystemtjenester ofte vil udvikle sig over tid. Fx tages der ikke højde for at etablering af nye rekreative arealer ikke vil være attraktive områder i de første år efter etablering. Potentialet for de forskellige økosystemtjenester, der analyseres i rapporten, må forventes at kunne opnås indenfor meget forskellige tidsrammer. På sigt vil det derfor være relevant at udvikle dynamiske modeller. Den gennemførte analyse bidrager i højere grad ved at udvikle geografisk specifikke modeller for kvantificering og værdisætning. Det vurderes, at analysen med dette fokus repræsenterer et væsentligt bidrag til udviklingen af metoder og forståelsen af synergier og konflikterne mellem produktion af økosystemtjenester og biodiversitetsbevarelse i forhold til arealtiltag.

For vandscenariet viser analysen, at den valgte metode til prioritering medfører, at lokaliseringen af tiltag i stort omfang bestemmes af vandkvaliteten i de vandområder, der drænes til. En af fjordene i oplandet, Hjarbæk Fjord, har et relativt højt indsatskrav, og oplandet til denne fjord prioriteres højt i løsningerne. Desuden er det meget tydeligt, at lav-retentions-områderne prioriteres i løsningen. På mere lokalt niveau bestemmes forskellene i udpegningen af jordtyper og afgrødesammensætning. Analysen viser desuden, at når man prioriterer alene efter tilbageholdelse af kvælstof, og kun anvender udtag af landbrugsjord til åben natur, så får man beskedne positive samspil med de øvrige økosystemtjenester. De relativt største positive samspil ses i forhold til jagtkvaliteter, rekreation og habitatsammenhænge. Effekterne i forhold til de resterende økosystemtjenester er meget beskedne. I særdeleshed er der en beskeden dækning af arealer med betydende artsscore, fordi udtagningen overvejende sker på intensivt drevne landbrugsarealer.

Analysen af klimascenariet viser, at arealer til skovrejsning primært udpeges på baggrund af potentialet for kulstofbinding i træer og jord. Lokalisering af skovrejsning på meget kulstofholdige jorder er meget effektivt i forhold til klimaregulering. De mest kulstofholdige jorde bliver dermed prioriteret før andre jorde uanset deres produktivitet. I dette scenarie opnår man en betydende træproduktion og et meget stærkt positivt samspil med den jagtlige kvalitet, og det positive samspil med vandkvalitet er også betydeligt. I modsætning hertil ses kun et meget beskedent positivt samspil med arealer med høj artsscore og dermed biodiversitetsbeskyttelsen, igen på grund af udtag af intensive landbrugsjorder.

For rekreationsscenariet viser analysen, at der er en relativ lille effekt på antallet af besøg til oplandets naturområder. Det skyldes til dels, at en stor del af effekten af nye naturområder er, at besøgene flyttes fra eksisterende områder til de nye områder. Dermed er nettoeffekten på antal besøgende lille, selvom det forventes at de nye områder vil tiltrække mange besøgende. Den økonomiske modellering viser, at mange får kortere til skov- og naturområder. Dette betyder at de nye områder repræsenterer potentielt betydelige rekreationsværdier. Scenariet viser, at en prioritering af udtag af landbrugsarealer til rekreation mest har positivt samspil med træproduktion og jagtindikatoren, mens der er et beskedent positivt samspil med vandkvalitet og indikatoren for habitatsammenhæng. Der er igen en ganske beskeden effekt på biodiversitetsscoren.

Analysen af biodiversitet-hotspot-scenariet viser, at det primært er produktionsskov, der udtages, og at en stor del af produktionsarealerne med høj biodiversitetsværdi kan beskyttes ved udtag af et relativt lille areal. Scenarier, der udtager et større areal, vil således have beskedne yderligere biodiversitetsværdier. Dette er imidlertid ikke overaskende, da arealer med høj biodiversitetsværdi er ganske sjældne i de intensivt drevne produktionsarealer, der udgør den helt dominerende del af landskabet i Limfjordens opland. Da dette scenarie primært udtager produktionsskov, er den primære effekt et tab af træproduktion. Der er ganske beskedne effekter på samtlige andre tjenester. Det skal dog påpeges, at der ikke er taget stilling til effekten af ændringen af arealanvendelse i forhold til fx den rekreative eller jagtlige værdi, ligesom der kan være visse langsigtede effekter på kulstoflagringen, som ikke er inddraget i analysen. Disse værdier vurderes dog at være beskedne.

I habitatsammenhængsscenariet er fokus på at skabe forbindelser mellem alle naturområder i oplandet. Scenariet er meget forskelligt fra habitatstrukturscenariet, hvilket illustrerer at disse scenarier har et meget forskelligt geografisk udtryk. Analyserne viser dog, at begge habitatscenarier til trods for begrænset geografisk overlap af de udtagne arealer, har påfaldende ens effekt på de analyserede tjenester. De andre scenarier har en effekt på habitatsammenhængen, bortset fra biodiversitetsscenariet, der kun har en begrænset effekt. Det skyldes, at en stor del af udpegningerne i biodiversitetsscenariet er udpegninger på eksisterende skov, og derfor ikke har indflydelse på sammenhængen mellem habitater, som her skabes ved arealudtag på landbrugsjord i omdrift. De scenarier, som medfører udtagning af flere og større aggregerede arealer, og som samtidig er knyttet til naturlige forhold, såsom jordbund og topografi (vand, klima, og biodiversitet) ses at have en større effekt på habitatstrukturen end de scenarier som ikke er specifikt knyttet til naturlige forhold (rekreation) eller som fremstår som mange små ny naturarealer (habitatsammenhæng).

Analysen af samspillet mellem tjenesterne viser således overordnet, at der som udgangspunkt er overraskende beskedne positive samspil mellem økosystemtjenesterne, når arealudtag fokuseres entydigt på én økosystemtjeneste. Der er dermed en begrænset mængde sidegevinster. Dette tyder på, at det er nødvendigt, at planlægge ændringer i arealanvendelsen specifikt i forhold til de økosystemtjenester, der ønskes prioriteret. Hvis man udpeger betydeligt større arealer, til ét eller nogle få formål, så følger det også, at man vil opnå (stadig hurtigere) voksende positive sideeffekter på nogle af de andre økosystemtjenester. Analysen af scenariet, der vægter flere tjenester (fødevare og træproduktion, vandkvalitet og klimaregulering), illustrerer at det er muligt at opnå større samspil ved at fokusere på flere tjenester. Analysen af betydningen af vægtningen mellem tjenesterne (bestemt ud fra relative værdier på tjenesterne), illustrerer dog også at samspillet mellem tjenesterne er meget afhængigt af vægtningen mellem tjenesterne.

Set fra et andet perspektiv viser resultaterne af de gennemførte analyser, at det – særligt i forbindelse med begrænsede arealudtag - er meget effektivt at målrette indsatsen for at opnå de højeste niveauer af de enkelte økosystemtjenester, der er i fokus. Scenarier, der optimerer en given økosystemtjeneste har således væsentlig højere effekt på denne økosystemtjeneste end de øvrige scenarier har. Det gælder specielt økosystemtjenester, der kun kan leveres på et højt niveau på ganske få og specifikke typer arealer. I nærværende analyser gør dette sig særligt gældende for udtag af arealer til biodiversitetsbeskyttelse og udtag af arealer til klimaformål. Ønsker man at opnå betydende fremskridt på disse økosystemtjenester med arealudtag, er man nød til at fokusere arealudtagene, der hvor potentialet for disse økosystemtjenester (kulstofbinding eller biodiversitetsbeskyttelse) er størst og affinde sig med beskedne positive sideeffekter på de fleste andre økosystemtjenester. Dette resultat har umiddelbar planlægningsmæssig relevans.

Ovenstående observationer betyder dog også, at hvis man ønsker, at arealændringer skal tilgodese flere tjenester, så er det nødvendigt at inkludere dem alle i prioriteringen samt tage stilling til deres indbyrdes vægte. Man kan således ikke forvente, at en lang række tjenester leveres som sideeffekter på et højt niveau, hvis der udelukkende målrettes efter en enkelt eller to tjenester. Analysen af scenariet, der vægter flere tjenester, viser således at det er muligt at opnå mere synergi mellem de vægtede tjenester. Mere specifikt viser analysen også, at hvis klimareguleringen tillægges en relativt tung vægt, så skabes der et positivt samspil med rekreation og jagtværdier, idet målretning i forhold til klimaregulering betyder, at der udtages relativt sammenhængende arealer og foretages betydelig skovrejsning.

Mere overordnet har projektet vist, at det er muligt at kombinere eksisterende rumlige datalag og modeller og derved gennemføre samlede analyser af effekterne af arealudtag på tværs af mange økosystemtjenester og biodiversitetsindikatorer. Desuden har projektet vist, at det er muligt at kombinere den biofysiske modellering af økosystemtjenesterne med rumligt specifikke data og værdisætning. Inkludering af både økosystemtjenester og biodiversitetsindikatorer giver et redskab til at analysere arealforvaltning i en fælles ramme. Modelredskabet giver dermed mulighed for at analysere konsekvenserne af arealforvaltning i situationer, hvor forskellige produktions-, miljø- og biodiversitetshensyn skal analyseres ud fra konsistente data- og modelforudsætninger.