Carbon stocks and storage potential of dryland agroforestry in Mali, West African Sahel

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202005142120
Title: Carbon stocks and storage potential of dryland agroforestry in Mali, West African Sahel
Author: Määttänen, Satu
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2020
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202005142120
http://hdl.handle.net/10138/314944
Thesis level: master's thesis
Abstract: Peltometsäviljelyn hiilensidonta ja -varastointipotentiaali on herättänyt laajalti kansainvälistä kiinnostusta. Valtaosa Afrikan maista mainitsee peltometsäviljelyn kansallisena ilmastonmuutoksen hillintä ja -sopeutumis strategiana. Huolimatta Afrikan kuivien alueiden laajuudesta ja peltometsäviljelyn yleisyydestä kuivilla alueilla, kuivien peltometsäviljely-systeemien ja niiden hiilivarastojen tutkimus on ollut vähäistä. Tutkimuksen tarkoitus oli vertailla hiilivarastoja kolmessa maankäyttömuodossa: perinteisessä ”parkland” peltometsäviljelysysteemissä, muokatussa parkland-peltometsäviljelysysteemissä sekä kontrollina hylätyssä maatalousmaassa, tarkastella hiilen jakautumista sekä maankäyttömuotojen sisällä että niiden välillä sekä vertailla eri Sahelin aluella käytettyjen allometristen yhtälöiden biomassa-arvioita. Tutkimus suoritettiin kahdessa kylässä eteläisessä Malissa. Mitatut hiilivarastot olivat maanpällisen ja maanalaisen puubiomassan, karikkeen ja pintamaan orgaaninen hiili. Puuston biomassan määrittämiseen käytettiin allometrisiä yhtälöitä ja juuri/varsi massasuhteita. Allometrisiä yhtälöitä vertailtiin käyttämällä eri yhtälöitä tutkimukseesa kerättyyn dataan. Kokonaishiilivarastot olivat 24,7 MgC haˉ¹ perinteisessä parklandissä, 29,9 MgC haˉ¹ hylätyssä maatalousmaassa ja 42,2 MgC haˉ¹ muokatussa parklandissä. Tilastollisesti merkittävä ero havaittiin vain perinteisen ja muokatun parklandin välillä. Pintamaa kattoi merkittävän osan kokonaishiilivarastoista: 34,8 % sekä perinteisessä että muokatussa parklandissa ja 49,6 % hylätyssä maatalousmaassa. Maankäyttömuotojen välillä tai maankäyttämuotojen sisällä ei ollut tilastollisesti merkittävää eroa pintamaan/biomassan hiili -suhteessa. Perinteisen parklandin maaperän orgaaniset hiilivarastot olivat muokattua parklandiä sekä hylättyä maatalousmaata pienemmät ja ero oli tilastollisesti merkittävä. Syytä pienemmälle maaperän hiilivarastolle ei pystytty selvittäämään tässä tutkimuksessa. Muokatun parklandin puubiomassan hiilivarastot (27,0 MgC haˉ¹) olivat suuremmat kuin perinteisen parklandin (15,5 MgC haˉ¹) ja hylätyn maatalousmaan (14,4 MgC haˉ¹), mutta ero ei ollut tilastollisesti merkittävä. Tilastollisen eron puuttumista selittävät maankäyttömuotojen yhtenäinen vanhojen, kookkaiden puiden runkoluku sekä puubiomassan laaja vaihtelu maankäyttömuotojen sisällä. Kaikissa maankäyttömuodoissa suurin osa biomassan hiilestä oli varastoitunut vanhoihin, kookkaisiin puuyksilöihin ja kahteen puulajiin, jotka olivat Vitellaria Paradoxa sekä Parkia biglobosa. Isoilla puuyksilöillä oli merkittävä vaikutus hiilivarastoihin koko maankäytömuodon tasolla. Hiilivarastojen suojelemiseksi, kookkaat vanhat puut tulisi suojella ja säästää myös maankäyttömuutosten yhteydessä. Huolimatta suhteellisen suuresta tiheydestä, pensaat ja nuoret puut varastoivat huomattavasti vähemmän hiiltä täysikasvuisiin puihin verrattuna. Muokatun parklandin sisältämien lukuisten nuorten taimien kasvaessa kookkaiksi, kyseisen peltometsäviljelysysteemin biomassan hiilivarastot tulevat kasvamaan merkittävästi. Perinteisessä parklandissä havaittu puuston uudistumisen puute uhkaa systeemin kestävyyttä sekä tulevaisuuden hiilivarastoja. Hylätyn maatalousmaan tulevaisuuden hiilivaraston koko riippuu kookkaiden puulajien uudistumiskapasiteetista. Eri allometristen yhtälöiden vertailu paljasti laajaa vaihtelua biomassa arvioineissa. Yhtälön valinta puubiomassan laskemiseen vaikuttaa merkittävästi saatuihin tuloksiin ja vaikeuttaa eri tutkimustulosten vertailua. Yleisesti käytetyt puuston juuri/verso massaluvut vaihtelevat, todennäköisesti aliarvioiden todellista juuribiomassaa.Agroforestry, a widespread land-use in tropics and especially in tropical drylands, is gaining increasing attention due its carbon sequestration and storage potential. Majority of African countries acknowledge agroforestry as a national climate change mitigation and adaptation strategy. Despite the large extent of African drylands and the commonness and importance of agroforestry systems to dryland livelihoods, these systems are scarcely studied and research on dryland African agroforestry carbon stocks are few. The aim of the study was to compare carbon stocks of three land-uses: Vitellaria paradoxa dominated parkland (PL), improved agroforestry system (IA) and, as a control, abandoned land (AL), to study carbon allocation between and within the land-uses and to examine the variability of biomass estimates of different allometric equations used in carbon inventory in West African Sahel. Study was conducted in two villages in Yorosso, Southern Mali. Carbon stocks accounted were woody above- and belowground biomass, litter and top-soil organic carbon. Allometric equations and root-to-shoot ratios were used for woody biomass measurement. Comparison of biomass estimations of different allometric equations and root-to-shoot-ratios was conducted by using multiple equations for the dataset. Total system carbon stocks were 24.7 MgC haˉ¹, 29.9 MgC haˉ¹ and 42.2 MgC haˉ¹, for PL, AL and IA, respectively, with statistically significant difference between PL and IA. Top-soil organic carbon (SOC) was important carbon pool, accounting 34.8 % of total system carbon in PL and IA, and 49.6 % in AL. There were no statistically significant differences on the SOC/biomass C ratios between the land-uses. PL had lower SOC stocks than IA or AL, difference being statistically significant. The reason for lower SOC stock of PL could not be explained in this study. IA had larger woody biomass carbon stocks (27.0 MgC haˉ¹) than PL (15.5 MgC haˉ¹ ) and AL (14.4 MgC haˉ¹), but the difference was not statistically significant due to the similar density of large mature trees in all of the land-uses and partly due to the large woody biomass variation within the land-uses. In all of the land-uses, most of biomass carbon was stored in large mature trees and in two species: V. paradoxa and Parkia biglobosa. Large woody individuals had major impact on the land-use level carbon stocks. For carbon conservation, these individuals should be preserved and spared even during land-use change. Despite relatively large density, young trees and shrubs stored diminutive amount of carbon compared to mature trees. As the currently young planted trees in IA will grow and mature in the future, the woody biomass carbon stocks of the system will increase significantly. Lack of regeneration observed in PL threatens the sustainability of the system and its carbon stocks. Future carbon storage potential of AL depends on the regeneration potential of large tree species. Comparison of different allometric equations for tree biomass estimation revealed substantial variation. The choice of allometric equation used affects the obtained results, hampering the comparison of studies using different equations. Commonly used root-to-shoot ratios vary on their estimations, and most probably by underestimating root biomass. There is a clear need for specialised and standard carbon inventory methods for drylands and agroforestry systems.
Subject: Agroforestry
Allometric equation
Carbon stocks
Drylands
Mali
Parkland
Soil organic carbon
West African Sahel
Full text embargoed until: 2022-05-12


Files in this item

Files Size Format View

Embargo on files ends: 2022-05-12

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record