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Estimates of soil organic carbon stocks in central Canada using three different approaches

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Abstract:

This study compared three estimates of carbon (C) contained both in the surface layer (0–30 cm) and the total soil pools at polygon and regional scales and the spatial distribution in the three prairie provinces of western Canada (Alberta, Saskatchewan, and Manitoba). The soil C estimates were based on data from (i) analysis of pedon data from both the Boreal Forest Transect Case Study (BFTCS) area and from a national-scale soil profile database; (ii) the Canadian Soil Organic Carbon Database (CSOCD), which uses expert estimation based on soil characteristics; and (iii) model simulations with the Carbon Budget Model of the Canadian Forest Sector (CBM-CFS2). At the polygon scale, good agreement was found between the CSOCD and pedon (the first method) total soil carbon values. Slightly higher total soil carbon values obtained from BFTCS averaged pedon data (the first method), as indicated by the slope of the regression line, may be related to micro- and meso-scale geomorphic and microclimate influences that are not accounted for in the CSOCD. Regional estimates of organic C from these three approaches for upland forest soils ranged from 1.4 to 7.7 kg C·m–2 for the surface layer and 6.2 to 27.4 kg C·m–2 for the total soil. In general, the CBM-CFS2 simulated higher soil C content compared with the field observed and CSOCD soil C estimates, but showed similar patterns in the total soil C content for the different regions. The higher soil C content simulated with CBM-CFS2 arises in part because the modelled results include forest floor detritus pool components (such as coarse woody debris, which account for 4–12% of the total soil pool in the region) that are not included in the other estimates. The comparison between the simulated values (the third method) and the values obtained from the two empirical approaches (the first two methods) provided an independent test of CBM-CFS2 soil simulations for upland forests soils. The CSOCD yielded significantly higher C content for peatland soils than for upland soils, ranging from 14.6 to 28 kg C·m–2 for the surface layer and 60 to 181 kg C·m–2 for the total peat soil depth. All three approaches indicated higher soil carbon content in the boreal zone than in other regions (subarctic, grassland).

Cette étude compare trois estimés de la quantité de carbone (C) contenu dans l'horizon de surface (0–30 cm) et dans les pools du sol au complet à l'échelle du polygone et de la région ainsi que sa distribution spatiale dans les trois provinces de l'ouest du Canada (Alberta, Saskatchewan et Manitoba). Les estimés de la quantité de carbone dans le sol sont basés sur des données provenant : (i) de l'analyse de données de pédons provenant de la région couverte par le « Boreal Forest Transect Case Study » (BFTCS) et de la base de données nationales sur les profils pédologiques; (ii) de la base de données sur le carbone organique dans les sols canadiens (CSOCD) qui utilise l'opinion d'experts basée sur les caractéristiques des sols; et (iii) de simulations avec le modèle du bilan du carbone du secteur forestier canadien (CBM-CFS2). À l'échelle du polygone, il y a une bonne concordance entre les valeurs de la base de données CSOCD et la quantité totale de carbone dans le sol d'après les pédons (la première méthode). Les valeurs légèrement plus élevées pour la quantité totale de carbone dans le sol, obtenues du BFTCS ont une moyenne qui correspond à celles des données des pédons (la première méthode), tel qu'indiqué par la pente de la droite de régression, pourraient être reliées à des influences micro-climatique ou géomorphologique qui ne sont pas prises en compte dans la base de données CSOCD. Les estimés régionaux de la quantité de C organique dans les sols forestiers des hautes terres de ces trois approches vont de 1,4 à 7,7 kg C·m–2 pour l'horizon de surface et de 6,2 à 27,4 kg C·m–2 pour l'ensemble du sol. En général, le modèle CBM-CFS2 prévoit un contenu en C dans le sol plus élevé comparativement aux valeurs observées sur le terrain et aux estimés de la base de données CSOCD, mais la répartition entre les différentes régions pour le contenu total en C dans le sol est la même. La comparaison entre les valeurs simulées (la troisieme méthode) et les valeurs obtenues via les deux approches empiriques (les premières deux méthodes) const

Document Type: Research Article

Publication date: May 1, 2002

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nrc/cjfr/2002/00000032/00000005/art00007
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