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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.41.2020.tde-08122020-094320
Document
Author
Full name
Catalina Zuluaga Rodriguez
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2020
Supervisor
Committee
Santos, Rozely Ferreira dos (President)
Sinisgalli, Paulo Antonio de Almeida
Tambosi, Leandro Reverberi
Vieira, Elisa Hardt Alves
Title in English
Carbon stock and paper provision in landscapes with forest and Eucalyptus plantations: data estimates, trade-offs and possible scenarios
Keywords in English
Aboveground Biomass
Forest Fragments
Regulating Services
Scenarios
Silviculture
Tradeoffs
Abstract in English
Tropical landscapes have experienced many and rapid changes that simultaneously affect several ecosystem services. The absence of strong policies about land-use and land-cover may result in undesirable consequences. Tropical forest landscapes provide several ecosystem services and carbon stock is considered among the essential for global climate regulation. The replacement of natural forests produce changes in the carbon stock and potentially increase the atmospheric CO2 concentrations. Conversely, silviculture areas are important for meeting societal demands, but silvicultural production may result in negative environmental impacts at different scales. Hence, environmental planners should focus on finding strategies that maximize the ES while minimizing trade-offs in heterogeneous landscapes. In order to reach this target, it is urgent to obtain accurate estimates of carbon sequestration and stock at appropriate spatial scales. Also, it is necessary to understand the real contribution of each land-use and land-cover type to the total carbon stock. Then, the development of scenarios could permit the identification of potential trade-offs and the associated negative impacts on the regulation and provisioning services that will impact different stakeholders. With this in mind, we aimed at identifying how the reduction of natural forest cover and the increase of Eucalyptus plantations affect the carbon stock (regulation ecosystem service) and paper provision (provision ecosystem service). For that, (i) we evaluate the differences between biomass values from the Pantropical Aboveground Biomass Density Map (PABDM) and field-based estimates in Brazilian Atlantic Forest fragments. Then, we explore the possible causes for the results of the comparisons and discuss the consequences for environmental planners (chapter 1). (ii) We analyze how the reduction in natural forest cover and the expansion of silviculture affect the carbon stock at the catchment scale. We studied fourteen catchments with a gradient of natural forest and Eucalyptus from 10% to 100% of forest cover. We estimated the aboveground biomass of the forests in the fieldwork and carried out a literature survey of the carbon stock in Brazilian Eucalyptus plantations of different ages (chapter 2); Finally (iii) we identify the potential trade-offs between carbon stock and paper provision in the catchments within the gradient of natural forest cover. We designed a simple conceptual model of drivers and formulate possible scenarios to evaluate the impacts of the main drivers in the carbon stock and paper provision. Our main overall results are: (i) AGB estimates from PABDM maps range 1.2 to 24 times higher than the field-based estimates, evidencing that great attention is needed when using these sources of information in political decision-making; (ii) there are lower carbon stocks in the natural forest than the in silviculture, probably due to the historical human interference on the forest, plus the unexpected producers' decision to not cutting the Eucalyptus; (iii) scenarios showed the impermanence of carbon stock in Eucalyptus as the principal responsible for the occurrence of ecosystem services trade-offs. This effect arises at values around 20 Mg ha-1 of carbon stock and paper provision and with occurs in catchments with approximately 30% of natural forest cover
Title in Portuguese
Estoque de carbono e provisão de papel em paisagens de floresta e plantações de Eucalipto: estimativa de dados, trade-offs e potenciais cenários
Keywords in Portuguese
Cenários
Corte em silvicultura
Estimativas de biomassa
Regulação climática
Tradeoffs
Abstract in Portuguese
Paisagens tropicais tem experimentado muitas e rápidas mudanças que afetam simultaneamente vários serviços ecossistêmicos (SE). Na ausência de fortes políticas preventivas, as decisões sobre o uso e a cobertura da terra ao podem ter consequências indesejáveis. As paisagens de florestas tropicais fornecem vários serviços ecosistemicos, dentre os quais o estoque de carbono é considerado como essencial para a regulação climática global. A substituição de florestas naturais gera mudanças no carbono estocado e potencialmente aumenta as concentrações de CO2 atmosferico. Por outro lado, áreas com silvicultura são importantes para atender demandas da sociedade porem, a produção silvicultural pode resultar em diversos impactos negativos em diferentes escalas espaciais. Entre tanto, planejadores ambientais deberíam focar em encontrar estratégias que maximizem os SE ao mesmo tempo que minimizem os trade-offs em paisagens heterogêneas. Para atingir este objetivo é urgente a obtenção de estimativas acuradas de sequestro e estoque de carbono em escalas espaciais adequadas. Ao mesmo tempo, também é necessario entender a contribuição real de cada tipo de uso e cobertura da terra.. Seguidamente, o desenvolvimento de cenários permitiria a identificação de trade-offs potenciais e dos impactos negativos nos serviços de regulação e de provisão que por sua vez irão impactar diferentes atores. Tendo isso em mente, nosso propósito foi identificar de que forma a redução na cobertura de floresta natural e o aumento de plantações de Eucalipto afeta o estoque de carbono (SE de regulação) e a provisão de papel (SE de provisão). Para isso, (i) nós evaluamos as diferenças entre valores de biomassa acima do solo apresentados no Mapa Pantropical de densidade de biomassa e estimativas baseadas e, trabalho de campo, em fragmentos de Mata Atlântica Brasileira. Depois, nós exploramos possíveis causas que explicassem as diferenças encontradas e discutimos as consequências para planejadores ambientais (capítulo 1). (ii) Nós analizamos de que forma a diminuição de cobertura de floresta natural e a expansão da silvicultura afetam o carbono estocado a escala de microbacia. Nós estudamos quatorze microbacias que formam um gradiente de de 10 a 100% de cobertura florestal e silvicultura. Nós estimamos no campo a biomassa acima do solo na floresta e realizamos uma revisão de literatura para o carbono estocado em plantações de Eucalipto de várias idades no Brasil. (capítulo 2). Finalmente (iii) nós identificamos trade-offs potenciais entre o estoque de carbon e a produção de papel nas bacias formando um gradiente de cobertura florestal e silvicultura. Nós desenhamos um modelo conceitual simples e formulamos possibeis cenários para avaliar os impactos das principais forças motoras no estoque de carbono e a provisão de papel. Os principais resultados são: (i) as estimativas AGB dos mapas do PABDM são 1,2 a 24 vezes mais altas que as estimativas baseadas em campo; então, é necessário muita atenção ao usá-las para tomada de decisões políticas; (ii) O estoque de carbono é mai baixo na floresta natural do que na silvicultura, provavelmente devido a histórica interferência humana sobre as floresta, adicionada à decisões inesperadas dos produtores sobre cortar ou não os eucaliptos; (iii) os cenários mostraram que a impermanência do estoque de carbono no eucalipto é a principal responsável pela ocorrência de tradeoffs de serviços ecossistêmicos. Os trade-offs ocorrem quando o estoque de carbono e a provisão de paper são aproximadamente 20 Mg há-1 e esto ocorre em microbacias com em torno de 30% de cobertura florestal
 
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Publishing Date
2021-01-19
 
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