Frequente verbranding gedurende tientallen jaren vermindert de hoeveelheid koolstof en stikstof die is opgeslagen in de bodem van savannegraslanden en loofbossen, gedeeltelijk omdat verminderde plantengroei betekent dat er minder koolstof uit de atmosfeer wordt gehaald en wordt opgeslagen in plantaardig materiaal. Deze bevindingen van een door Stanford geleid team zijn belangrijk voor een wereldwijd begrip van de gevolgen van brand voor de koolstofcyclus en voor het modelleren van de toekomst van wereldwijde koolstof en klimaatverandering.

De resultaten, gepubliceerd op 11 december in het tijdschrift Natuur , een nieuw perspectief bieden op de impact van brand op de bodemvruchtbaarheid.

"Bijna alle synthesestudies die tot nu toe zijn gedaan, concluderen dat vuur relatief weinig effect heeft op de bodem, maar voor een groot deel onderzoekers concentreerden zich op een enkele brandgebeurtenis, " zei Adam Pellegrini, een postdoctoraal onderzoeker aan Stanford's School of Earth, Energy &Environmental Sciences en hoofdauteur van het onderzoek.

In plaats daarvan, deze studie onderzocht de koolstof in de bodem en de vruchtbaarheid in verschillende ecosystemen gedurende 65 jaar.

"We zijn geïnteresseerd in de manier waarop ecosystemen gedurende vele decennia veranderen, " zei Rob Jackson, hoogleraar Earth System Science en senior auteur van de studie. "Terwijl het klimaat op aarde warmer wordt, we moeten begrijpen hoe veranderende vuurfrequenties de bodem en plantengroei veranderen."

Samen met een interdisciplinair team van onderzoekers van acht instellingen over de hele wereld, Pellegrini en Jackson ontdekten dat schattingen van de gevolgen van brand voor het vermogen van het ecosysteem om koolstof op te slaan aanzienlijk kunnen afwijken. De nieuwe bevindingen kunnen landbeheerders helpen beter af te wegen hoe vaak ze voorgeschreven brandwonden gebruiken om graslanden en bossen te beheren.

Vuur en ecosystemen

Focus op drie verschillende soorten landschappen:savannegraslanden, breedbladige bossen, en naaldbossen – van 48 locaties verspreid over meerdere continenten, de onderzoekers verzamelden records van bodemvruchtbaarheid na branden tot 65 jaar. Door de veranderingen in bodemvoedingsstoffen in de tijd te vergelijken, ontdekten ze dat in vaak verbrande gebieden in savannes en loofbossen, er was een vermindering van 36 procent in koolstof in de bodem en een vermindering van 38 procent in stikstof in vergelijking met gebieden die waren beschermd tegen vuur. Coniferenbossen lieten deze vermindering van koolstof en stikstof in de bodem na branden niet zien.

"Je kunt je voorstellen dat na slechts een jaar, vuur zou niet veel uitmaken, maar gedurende meerdere jaren en herhaaldelijk branden, het gebrek aan input van planten in de bodem vermindert koolstof en voedingsstoffen, " zei Pellegrini. "Plantproductiviteit is wat koolstof uit de atmosfeer haalt - dat is wat de koolstof vasthoudt. Wat we in de loop van de tijd zien, is niet alleen een netto toename van de koolstofemissies naar de atmosfeer, maar een netto afname van koolstofvastlegging."

Nadat het team ontdekte dat herhaalde brand het voortdurende verlies van koolstof en stikstof veroorzaakt in savannes en loofbossen, ze wilden zien hoe het herstel van planten zou kunnen worden beïnvloed. Ze gebruikten een vegetatiemodel om de wereldwijde plantengroei in vaak verbrande gebieden te voorspellen en ontdekten dat het verlies van stikstof in de bodem de hergroei van planten onderdrukte.

Verminderde koolstofopslag

De tragere plantengroei heeft gevolgen voor de koolstofopslag, en Jackson waarschuwde dat er een langetermijnfeedback is die moet worden overwogen. "Er zijn extra verliezen en veranderingen in koolstof die decennia later kunnen plaatsvinden omdat planten niet zo snel terug kunnen groeien als ze zouden hebben gedaan, " zei Jackson, die ook een senior fellow is bij het Woods Institute for the Environment.

Verrassend genoeg, naaldbossen vertoonden niet hetzelfde verlies aan voedingsstoffen. In plaats daarvan, de door naaldbomen gedomineerde bosbodems hadden zelfs meer koolstof en stikstof bij frequente verbranding. Pellegrini legde uit dat het verbranden van de dichte laag gedeeltelijk ontbonden dennennaalden op de bosbodem as aan de bodem zou kunnen opleveren, en voegde eraan toe dat toekomstige werkzaamheden de effecten van brand in dit type bos verder zullen onderzoeken.

De onderzoekers benadrukten dat ze geen voorstander zijn van brandbestrijding. "Vuren vergroten vaak de diversiteit aan planten en verminderen het risico dat een landschap een hoge intensiteitsbrand krijgt, ' zei Pellegrini.

In plaats daarvan, in een tijd waarin klimaatverandering drogere en warmere omstandigheden creëert die vuur bevorderen, brandmanagers en natuurbeschermers moeten mogelijk hun beheerstrategieën aanpassen.

"Managers moeten misschien langer nadenken over hoeveel en hoe vaak ze ervoor kiezen om systemen te branden, " zei Jackson.