Climate change mitigation by forests: a case study on the role of management on carbon dynamics of a pine forest in South Italy

Abstract

Forests and their management are very important for their mitigation effects on climate change. An in-depth knowledge of the processes that control carbon dynamics during stand development and in response to climate change is therefore pivotal to improve our understanding of land-based climate mitigation. In this context, the objective of this study aims to analyse the likely impacts of the forest management including different forestry practices on carbon fluxes in a pine forest located in the experimental watershed of Sila Greca (southern Italy). Firstly, the experimental analysis was carried out using the 3D-CMCC-CNR FEM analysing the different behaviour of the forest under different thinning and harvesting regimes (reference management with rotation: 90 yrs; interval: 15 yrs; intensity: 25%), in comparison with the “unthinned” forest in terms of temporal variation of C-woody stock, Gross and Net Primary Production (GPP, NPP), autotrophic Respiration (RA) and different climate scenarios (reference climate, RCP4.5 and RCP8.5). Secondly, the analysis focused on the C-woody stock and NPP dynamics by comparing several forest management options. The purpose is to analyse in detail how the variation of several management factors (rotation, interval, and intensity), affect the forest development under different climatic scenarios. From the analysis, it emerged that the factor that determines an increase in productivity of the forest is the rotation period. In particular, the results showed that an increase in rotation length has beneficial effects not only on the carbon stock but also on carbon sequestration.

Le foreste e la loro gestione sono molto importanti per i loro effetti di mitigazione sui cambiamenti climatici. Una conoscenza approfondita dei processi che controllano le dinamiche del ciclo del carbonio durante lo sviluppo di una foresta in risposta ai cambiamenti climatici è quindi fondamentale per migliorare la nostra comprensione sulla mitigazione del clima terrestre. In questo contesto, l'obiettivo di questo studio si propone di analizzare i probabili impatti della gestione forestale attraverso la simulazione di diversi algoritmi gestionali in una pineta situata nel bacino idrografico della Sila Greca (Italia meridionale). In primo luogo, l'analisi sperimentale è stata condotta utilizzando il modello 3D-CMCC-CNR analizzando il diverso comportamento della foresta in relazione a diversi regimi di diradamento e lunghezza del turno (management di riferimento con turno di 90 anni, intervallo di 15 e intensità di 25%), confrontandolo con la foresta non sottoposta a diradamento. Le variabili indagate sono state lo stock di carbonio, la Produzione Primaria Lorda e Netta (GPP, NPP), Autotrophic Respiration (RA) in relazione a diversi scenari climatici (clima di riferimento, RCP4.5 e RCP8.5). In secondo luogo, l'analisi si è concentrata sulle dinamiche dello stock di carbonio e NPP confrontando diverse opzioni di gestione forestale. Lo scopo è stato quello di analizzare in dettaglio in che modo la variazione di diversi fattori di gestione (turno, intervallo e intensità) influisce sullo sviluppo della foresta in diversi scenari climatici. Dall'analisi, è emerso che il fattore che influenza significativamente la produttività della foresta è l’estensione del turno. In particolare, i risultati hanno mostrato che un aumento della lunghezza del turno ha effetti benefici non solo sullo stock di carbonio ma anche sul sequestro del carbonio.