Belowground carbon allocation of Rocky Mountain Douglas-fir


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Abstract

Carbon allocation to fine roots and mycorrhizae constitute one of the largest carbon fluxes in forest ecosystems, but these fluxes are also among the most difficult to measure. We measured belowground carbon fluxes in two Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco var. glauca stands. We used a carbon balance approach to estimate total belowground carbon allocation (TBCA) and carbon allocation to fine-root and mycorrhizal production (NPPfr). The stands differed in belowground biomass because of fertilization treatment 8 years prior. Annual soil flux was 856 and 849 g C·m−2·year−1 for the two stands. Annual root respiration equaled 269 and 333 g C·m−2·year−1 in the low- and high-biomass stand, respectively. TBCA equaled 733 and 710 g C·m−2·year−1 in the low- and high-biomass stand, respectively. Calculated NPPfr equaled 431 g C·m−2·year−1 in the low-biomass stand and 334 g C·m−2·year−1 in the high-biomass stand; equivalent to 59 and 47% of TBCA, respectively. Fine-root and mycorrhizal turnover equaled 1.8 and 0.8 year−1 in the low- and high-biomass stands, respectively. Belowground carbon allocation appeared to be distributed evenly between respiration and production despite differences in biomass and turnover. Sensitivity analysis indicated the NPPfr estimate is dependent foremost on the annual prediction of soil CO2 flux. The carbon balance approach provided a simple nonintrusive method for separating the belowground autotrophic and heterotrophic carbon budget.RésuméL'allocation du carbone aux racines fines et aux mycorhizes est un des plus importants flux de carbone dans les écosystèmes forestiers, mais ces flux sont aussi parmi ceux qui sont les plus difficiles à mesurer. Nous avons mesuré les flux de carbone souterrains dans deux peuplements de Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco var. glauca. Nous avons utilisé l'approche du bilan du carbone pour estimer l'allocation souterraine totale du carbone (TBCA) et l'allocation du carbone aux racines fines et à la production de mycorhizes (NPPfr). Les peuplements avaient une biomasse souterraine différente du fait d'un traitement de fertilisation effectué 8 ans auparavant. Le flux annuel du sol était de 856 et de 849 g C·m−2·an−1 pour les deux peuplements. La respiration racinaire annuelle était de 269 et de 333 g C·m−2·an−1 respectivement pour les peuplements à faible et à forte biomasse. La TBCA équivalait respectivement à 733 et 710 g C·m−2·an−1 pour les peuplements à faible et à forte biomasse. La NPPfr calculée valait 431 g C·m−2·an−1 dans le peuplement à faible biomasse et 334 g C·m−2·an−1 dans celui à forte biomasse; ce qui correspondait respectivement à 59 et 47% de la TBCA. Le taux de recyclage des racines fines et des mycorhizes était égal à 1,8 et 0,8 an−1 respectivement dans les peuplements à faible et à forte biomasse. L'allocation souterraine du carbone semblait être distribuée également entre la respiration et la production, malgré les différences dans la biomasse et le taux de recyclage. Une analyse de sensibilité a montré que l'estimation de la NPPfr dépend surtout de la prédiction annuelle du flux de CO2 du sol. L'approche par bilan du carbone s'est avérée une méthode simple et indirecte pour séparer les budgets du carbone souterrain d'origine autotrophe et hétérotrophe.

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