Taru Palosuo

Soil carbon modelling as a tool for carbon balance studies in forestry

Palosuo T. (2008). Soil carbon modelling as a tool for carbon balance studies in forestry. https://doi.org/10.14214/df.61

Tiivistelmä

Metsien maaperä on merkittävä hiilen varasto. Ilmastonmuutos ja erilaiset metsänkäsittelyt vaikuttavat paitsi puuston biomassan myös maaperän hiilivarastoon. Näitä vaikutuksia ei kuitenkaan vielä täysin tunneta. Kansainvälinen ilmastosopimus kuitenkin velvoittaa sopijamaat raportoimaan myös maaperän hiilivarastossa tapahtuvat muutokset. Maaperän hiilivaraston muutosten arviointi mittaamalla on hyvin vaikeaa ja työlästä, koska varaston spatiaalinen vaihtelu on suurta verrattuna ajallisiin muutoksiin. Tämän vuoksi hiilivaraston ja sen muutosten arvioinnissa käytetään usein malleja. Tässä väitöskirjassa kehitettiin ja testattiin kivennäismaiden metsien orgaanisen aineen hajoamista ja maaperän hiilivaraston dynamiikkaa kuvaava YASSO-malli. Mallilla pyrittiin kuvaamaan tärkeimmät hiilivaraston dynamiikkaan vaikuttavat tekijät, mutta silti pitämään malli niin yksinkertaisena, että sen toimintaperiaatteiden ymmärtäminen ja käyttö sovelluksissa olisi helppoa. Väitöskirja sisältää mallin rakenteen ja oletusten kuvauksen sekä mallin parametrien määrityksen mittausten avulla. Mallin toimintaa arvioitiin tarkastelemalla mallitulosten herkkyyttä parametriarvojen muutoksille, tutkimalla mallitulosten tarkkuutta epävarmuusanalyysin avulla ja vertaamalla mallituloksia mitattuihin havaintoihin ja toisen maamallin antamiin tuloksiin. Väitöskirjassa esitetään lisäksi kolme erilaista mallin sovellusta, joista kaksi käsittelee hakkuutähteiden talteenoton ja energiakäytön vaikutusta maaperän hiilivarastoon metsikkötasolla. Kolmannessa mallia käytetään osana metsien inventointitietoihin perustuvaa hiilitaseen arviointimenetelmää kansallisella tasolla. Kyseisessä osatutkimuksessa Suomen metsien kasvillisuuden ja kivennäismaiden maaperän hiilitase arvioitiin vuosina 1922-2004. Epävarmuus- ja herkkyysanalyysien mukaan YASSO-mallin hiilivarastoarviot ovat epävarmoja, sillä näihin arvioihin vaikuttavat malliparametrit tunnetaan huonosti. Hiilivarastomuutosten arviot sen sijaan ovat verrattain tarkkoja, sillä näihin vaikuttavat parametrit tunnetaan paremmin. Mallin testaus laajalla kanadalaisella karikepussiaineistolla osoitti, että malli onnistui kohtalaisesti kuvaamaan erilaisten karikkeiden hajoamisen erilaisissa ilmasto-olosuhteissa. Mallin dynaaminen lähestymistapa osoittautui tehokkaaksi sovelluksissa, joissa se yhdistettiin metsikkömalliin tai inventointitietoihin ja biomassa- ja karikemalleihin. Jotta malli paremmin soveltuisi maaperän hiilivaraston dynamiikan arvioimiseen laajemmilla maantieteellisillä alueilla, erilaisilla maankäyttömuodoilla ja laajemmissa tutkimuskysymyksissä, mallin oleellisia kehitysalueita ovat ilmastotekijöiden vaikutusten kuvauksen tarkentaminen sekä typpidynamiikan ja maalajin huomioiminen. Mallisovellusten mukaan hakkuutähteiden keruu hakkuiden jälkeen vähentää maaperään siirtyvää hiilen määrää ja tämä hiilivarastomuutos on merkittävä verrattuna muihin hakkuutähteiden energiakäytön aiheuttamiin kasvihuonekaasupäästöihin. Kansallisella tasolla metsien maaperän hiilivarastolla on merkittävä rooli metsien hiilitaseessa.

Avainsanat
maaperä; hiilitase; kasvihuonekaasuinventaario; hakkuutähteet; orgaanisen aineen hajoaminen; YASSO-malli

Julkaistu 3.4.2008

Katselukerrat 4427

Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.61 | Lataa PDF

Osajulkaisut

Liski, J., Palosuo, T., Peltoniemi, M. & Sievänen, R., 2005. Carbon and decomposition model Yasso for forest soils. Ecological Modelling 189(1-2): 168-182.

https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2005.03.005

Palosuo, T., Liski, J., Trofymow, J.A. & Titus, B., 2005. Litter decomposition affected by climate and litter quality - testing the Yasso model with litterbag data from the Canadian Intersite Decomposition Experiment. Ecological Modelling 189(1-2):183-198. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2005.03.006

Palosuo, T., Peltoniemi, M., Mikhailov, A., Komarov, A., Faubert, P., Thürig, E., & Lindner, M., 2008. Projecting effects of intensified biomass extraction with alternative modelling approaches. Forest Ecology and Management 255(5-6): 1423-1433. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2007.10.057

Palosuo, T., Wihersaari, M. & Liski, J. 2001. Net greenhouse gas emissions due to energy use of forest residues - impact on soil carbon balance. In: Pelkonen, P., Hakkila, P., Karjalainen, T. & Schlamadinger, B. (eds.) Woody Biomass as an Energy Source - Challenges in Europe. European Forest Institute Proceedings 39:115-122.

http://www.efi.int/portal/virtual_library/publications/proceedings/39/

Liski, J., Lehtonen, A., Palosuo, T., Peltoniemi, M., Eggers, T., Muukkonen, P. & Mäkipää, R. 2006. Carbon accumulation in Finland's forests 1922-2004 - an estimate obtained by combination of forest inventory data with modelling of biomass, litter and soil. Annals of Forest Science 63:687-697.

https://doi.org/10.1051/forest:2006049

---