Litter and soil carbon stock changes in connection to land-use changes : A method assessment for the Swedish LULUCF carbon inventory

The accumulation of areas of land in the land-use change transition classes has increased their importance for the net balance of CO2 emissions/uptake in the LULUCF sector in the Swedish reporting to the UNFCCC and Kyoto protocol. This motivated an initial assessment of currently used methods for estimating emissions and uptake caused by stock changes in dead organic matter (DOM) and soil carbon. In this study we compared currently used methods for carbon stock change estimations with estimates based on a visual inspection of all the plots in the national forest inventory where land-use change had been reported. The plots were viewed in Google earth on scenes before and after land-use transition. The objective was to identify land-use categories where the present calculations could be expected to deviate from actual changes. The dominant net land-use changes in Sweden are conversions to Forest land and to Settlement whereas Cropland and Wetland areas are decreasing. However, it is the transfers of land from Forest land to Settlement and from Cropland to Settlement that has the largest impact on the carbon balance. The visual inspection estimated that 62 % of the land-use transfers observed resulted in no change in DOM and soil carbon stock, 14 % were estimated to result in an increase in the carbon stock while 7 % were estimated to have lost 50 % or more of their carbon held in DOM or soil carbon. The presently used methods for estimations of emissions agreed well with the estimates from visual inspection, especially for the categories that indicated large changes in carbon pools. The study recommends that in order to improve estimates from the transition categories that are large emitters field based assessments in combination with remote sensing could be used to improve estimates of carbon loss from DOM and soil. Further, the currently used emission factors for mineral soil after conversion of Cropland to Forest land and from Grassland to Forest land should be re-assessed. It is important to factor in effects of (1) intrinsic soil properties, (2) time and (3) land-use history.Ackumulationen av areal i markanvändningsförändringsklasserna har ökat deras betydelse för balansen mellan emissioner och upptag av CO2 i den svenska rapporteringen av växthusgasbalanser för skogsbruk och markanvändning till FNs klimatkonvention och Kyoto protokollet. Detta motiverar en utvärdering av de nuvarande metoderna för att uppskatta emissioner och upptag av CO2 som orsakas av lagerförändringar i dött organiskt material och markkol som en följd av markanvändningsförändringar. I den här studien har vi jämfört nuvarande metoder med uppskattningar som baserats på visuell inspektion av satellitbilder av samtliga provytor där markanvändningsförändringar registrerats sedan 1984. Ytorna studerades i satellitbilder i Google Earth som tagits före och efter markanvändningsförändringen. Syftet var att identifiera om det finns markanvändningsövergångar där nuvarande beräkningsmetoder skulle kunna skilja sig från verkliga förändringar. Sett till areal är de dominerande markanvändningsförändringarna omvandling av andra ägoslag till skogsmark och till bebyggd mark medan arealerna åkermark och våtmark minskar. När det gäller växthusgasutsläpp är det övergångar från skogsmark till bebyggd mark och från åkermark till bebyggd mark som orsakar de största utsläppen av CO2 från mark genom nedbrytning av dött organiskt material i humusskiktet och i mineraljorden. Vid den visuella bedömningen av förändringarna bedömdes 62 % av markanvändningsövergångarna inte resultera i några kolpoolsförändringar i marken medan 14 % av övergångarna bedömdes ha lett till en ökning i markens kolförråd. Vid 7 % av övergångarna bedömdes att mer än hälften av kolet i humusskiktet och mineraljorden hade försvunnit. Nuvarande metoder i rapporteringen gav storleksmässigt jämförbara skattningar, speciellt för de kategorier där kolpoolsförändringarna är stora, men ingen av metoderna baserar sig på direkta mätningar av förändringarna. För att förbättra den kvantitativa skattningen av förändringar av markkolsförrådet i humusskiktet och mineraljorden bör man därför göra studier där ett antal fältmätningar kombineras med fjärranalysinformation. Vidare rekommenderar vi att de nuvarande emissionsfaktorerna för kolpoolsförändringar orsakade av övergång från åkermark till skogsmark och från betesmark (gräsmark) till skogsmark bör revideras. Det är i det sammanhanget viktigt att ta hänsyn till (1) de ursprungliga markegenskaperna, (2) tiden sedan förändringen och (3) markanvändningshistoriken