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Humus buildup in boreal forests: effects of litter fall and its N concentration

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Abstract:

This synthesis paper presents a model for estimating the buildup of soil organic matter in boreal deciduous and coniferous forests. A basic model was developed using data from a well-studied Scots pine (Pinus sylvestris L.) forest (SWECON site) and based on limit values for litter decomposition and amounts of litter fall. A local validation gave a calculated humus accumulation that differed by 8% from the amount measured in the stand. This model was further validated using data for humus accumulated for 2984, 2081, and 1106 years, predicting an accumulation close to the measured amount, and for needle litter the missing fractions were 16, 17, and –6%, respectively, for the three groups. The limit value for litter decomposition is negatively related to the litter's initial N concentration; thus, N-rich litter should have a larger resistant fraction left than N poor. This relationship was validated using nine paired stands of monocultures: eight pairs of Scots pine and Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) and one pair of red alder (Alnus rubra Bong.) and Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco). The measured amount of SOM was related to foliar litter fall and its N concentration. In all cases the more N-rich litter gave in all cases the more N-rich Norway spruce litter gave a significantly higher accumulation of humus for Norway spruce in spite of a higher litter fall for Scots pine. Also, red alder gave more SOM than Douglas-fir and in an expected relation to the litter N concentration. A consequence of this would be that C sinks of different efficiencies or capacities would tend to accumulate SOM at different rates.

Cet article de synthèse présente un modèle pour estimer l'accumulation de matière organique dans le sol des forêts boréales feuillues et résineuses. Un modèle de base a été développé en utilisant les données d'une forêt de pin sylvestre (Pinus sylvestris L.) largement étudiée (site de SWECON). Ce modèle repose sur les valeurs seuils pour la décomposition de la litière et les quantités de chute de litière. Une validation locale a montré une différence de 8% entre l'accumulation d'humus calculée et la quantité mesurée dans le peuplement. Le modèle a par la suite été validé en utilisant des données sur l'humus accumulé après 2984, 2081 et 1106 années. Le modèle a prédit une accumulation qui se rapproche des quantités mesurées et la fraction manquante pour la litière d'aiguilles était respectivement de 16, 17 et –6% pour les trois groupes. La valeur seuil pour la décomposition de la litière est corrélée négativement à la concentration initiale de N dans la litière. La litière riche en N devrait par conséquent contenir une fraction résistante plus importante que la litière pauvre en N. Cette relation a été validée en utilisant neuf peuplements purs appariés, dont huit paires contenaient du pin sylvestre et de l'épicéa commun (Picea abies (L.) Karst.) et une paire contenait de l'aulne rouge (Alnus rubra Bong.) et du douglas de Menzies (Psedotsuga menziesii (Mirb.) Franco). La quantité mesurée de matière organique dans le sol était corrélée à la chute de litière de feuilles et à sa concentration en N. Dans tous les cas, la litière d'épicéa commun plus riche en N était caractérisée par une accumulation d'humus significativement plus grande pour l'épicéa commun malgré une plus forte chute de litière chez le pin sylvestre. De plus, l'aulne rouge a produit plus de matière organique dans le sol que le douglas de Menzies et cela, tel que prévu, en lien avec la concentration de N dans la litière. En conséquence, les puits de C n'ont pas tous la même efficacité ou capacité d'accumuler la matière organique dans le sol.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2001-06-01

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