Estimation of eucalyptus forest plantations carbon sequestration potential in Uruguay with the CO2fix model

Purpose of this thesis is to estimate the carbon sequestration potential in eucalyptus plantations in Uruguay. This study also aims to show how beneficial these plantations are for carbon sinks. The aim of this research is calculate total carbon balance in eucalyptus plantations and compare the results to degraded lands. This study is first-of-its-kind study in Uruguay, but not unique globally. The objective was to use a modeling approach to formulate the results. The methodology of this study is based to the dynamic growth model (CO2fix V3.1). Model is developed to calculate and estimate forest carbon fluxes and stocks. In this study the model was utilized for estimating how much carbon is sequestered in eucalyptus plantations and soils. In this thesis the model was used to simulate eucalyptus forest plantations that stem from numerous studies and different data. Ad hoc Excel model was generated to form calculated results from the simulated data. A separate sensitivity analysis is also formulated to reveal a possible different outcome. The framework is based on a stand-level inventory data of forestry plantations provided by the Ministry of Uruguay (MGAP) and companies. Also multiple scientific reports and previous studies were used as guidelines for simulations and results. The forest stand, yield, soil and weather data used for this study are from three different departments. There are over 700 000 hectares of different species of eucalyptus plantations in Uruguay. The theoretical framework was tested computationally with eleven simulations. CO2fix was parameterized for fast-growing eucalyptus species used in different parts of Uruguay. The model gave outputs per hectare and then this result was scaled up to the national level. This study will also estimate how much grassland (Pampa) and former pasture land could sequester carbon. Situation prior to plantation is a baseline scenario and it is compared to the expected carbon sequestration of plantations. The model
Opinnäytetyön tarkoituksena on arvioida hiilen sitomisen potentiaalia eukalyptusplantaaseilla Uruguayssa. Tutkimuksessa pyritään osoittamaan miten hyödyllisiä nämä metsät ovat hiilinieluina. Tämän tutkimuksen tavoitteena on laskea kaikkien eukalyptusplantaasien hiilitasapaino ja vertaa tuloksia ruohoalueisiin. Tämä tutkimus on ensimmäinen Uruguayssa toteutettu, mutta ei ainutlaatuinen maailmanlaajuisesti. Tulosten muodostamisessa käytetään mallintamista. Tutkimus menetelmät perustuvat dynaamisen kasvun malliin. CO2fix V3.1-malli on kehitetty laskemaan ja arvioimaan metsien hiilivirtoja ja -varastoja. Tässä tutkimuksessa mallia käytettiin arvioitaessa, kuinka paljon eukalyptusviljelmät ja maaperän sitovat hiiltä. Tässä kirjoitelmassa mallia käytettiin simuloimaan eukalyptusplantaaseja. Simulaatiot pohjautuvat lukuisiin tutkimuksiin ja erilaisiin tulostietoihin. Tulosten analysointia varten luotiin tarkoitusta varten sovellettu Excel-malli tarjoamaan enemmän tuloksia simuloiduista tiedoista. Erillinen herkkyysanalyysi on myös muotoiltu paljastamaan mahdollisia poikkeavia tuloksia. Teoreettinen viitekehys perustuu metsäplantaasien leimikkotason inventointitietoihin, jotka on hankittu Uruguayn ministeriöstä (MGAP) ja eri yrityksiltä. Useita tieteellisiä raportteja ja aiempia tutkimuksia on myös käytetty antamaan suuntaviivoja simulaatioille ja tuloksille. Tässä tutkimuksessa käytetyt metsän-, maaperän- sekä puun tuottavuuden tiedot ja sää informaatio ovat kolmesta eri maakunnasta. Teoreettinen viitekehys testattiin empiirisesti yhdentoista simulaation avulla. Uruguayssa on yhteensä yli 700 000 hehtaaria eri eukalyptuslajien viljelmiä. CO2fix parametrisoitiin näiden nopeasti kasvavien puille, joita on istutettu eri puolilla maata. Malli antaa arviota hehtaarille ja sitten tämä tulos yleistetään koko maan tasolle. Tutkimuksessa esitetään myös aluksi arvioita, kuinka paljon niityt (Pampa) ja entiset laidunmaat voivat sitoa hiiltä. Tilanne ennen metsää toimii vertailuna tul