Soil CO2 efflux and root respiration at three sites in a mixed pine and spruce forest: seasonal and diurnal variation

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Abstract:

Soil CO2 efflux and respiration of excised roots were measured with a LI-COR 6200 at three sites in a mixed forest (60°05'N, 17°3'E), from May to October 1999, both day and night. Fine-root (<5 mm in diameter) respiration was measured at ambient root temperature and soil CO2 partial pressure, and the roots were analysed for nitrogen (N) concentration. Root-density data obtained from soil cores were used to estimate fine-root biomass. Coarse-root respiration was estimated using stand data, literature data, and allometric relationships. Soil CO2 efflux, 3.0–7.0 µmol·m–2·s–1, differed between sites but showed no diurnal variation. Maximum values were obtained in July through August. Fine-root respiration, 0.3–4.7 nmol·g–1·s–1, decreased after peaking in early July and showed no diurnal variation. The seasonal mean was lowest at the South site, where also root distribution patterns were different and root N concentrations were lower. Fine-root respiration increased with root N concentration; however, the relationship was very weak, since the variation in root N concentration between sites and times of year was small. Both soil CO2 efflux and fine-root respiration increased exponentially with soil and root temperature, respectively, although fine-root respiration was twice as sensitive. The percentage of soil CO2 efflux emanating from roots was 33–62% in May, thereafter decreasing to 12–16% in October. This, in combination with larger temperature sensitivity for fine-root respiration, is suggested to cause the temperature sensitivity of soil CO2 efflux to diminish over the season.

Les émanations de CO2 du sol et la respiration de racines excisées ont été mesurées avec un appareil LI-COR 6200 dans trois sites situés dans une forêt mélangée (60°05'N, 17°30'E), des mois de mai à octobre 1999, tant le jour que la nuit. La respiration des racines fines (<5 mm de diamètre) a été mesurée à la température ambiante des racines et à la pression partielle de CO2 du sol ; la concentration en azote (N) des racines a aussi été mesurée. Les données sur la densité des racines obtenues à partir de carottes de sol ont été utilisées pour estimer la biomasse des racines fines. La respiration des grosses racines a été estimée en utilisant des données sur le peuplement et dans la littérature ainsi que les relations allométriques. Les émanations de CO2 du sol, 3,0–7,0 µmol·m–2·s–1, variaient selon le site mais il n'y avait pas de variation diurne. Les valeurs maximales ont été atteintes en juillet et août. La respiration des racines fines, 0,3–4,7 nmol·g–1·s–1, diminuait après avoir atteint un sommet au début du mois de juillet et ne montrait aucune variation diurne. La moyenne saisonnière était la plus faible dans le site situé au sud, où les patrons de distribution étaient différents et la concentration de N dans les racines était la plus faible. La respiration des racines fines augmentait avec la concentration de N dans les racines. Par contre, cette relation était très faible étant donné que la variation dans la concentration de N dans les racines, entre les sites et les moments de l'année, était faible. Les émanations de CO2 du sol et la respiration des racines fines augmentaient exponentiellement avec la température du sol et des racines quoique la respiration des racines fines soit deux fois plus sensible. Le pourcentage des émanations de CO2 du sol provenant des racines était de 33–62% en mai et diminuait par la suite à 12–16% en octobre. Cela, combiné à une plus grande sensibilité de la respiration des racines fines en fonction de la température, est vraisemblablement responsable de la diminution de la sensibilité des émanations de CO2 du sol à la température au cours de la saison.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: May 1, 2001

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