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Belowground biomass dynamics in the Carbon Budget Model of the Canadian Forest Sector: recent improvements and implications for the estimation of NPP and NEP

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In the Carbon Budget Model of the Canadian Forest Sector (CBM-CFS2), root biomass and dynamics are estimated using regression equations based on the literature. A recent analysis showed that some of these equations might overestimate belowground net primary production (NPPB). The objectives of this study were to update the compilation of root biomass and turnover data, to recalculate the regression equations and to evaluate the impact of the new equations on CBM-CFS2 estimates of net primary production (NPP) and net ecosystem production (NEP). We updated all equations based on 635 pairs of aboveground and belowground data compiled from published studies in the cold temperate and boreal forests. The new parameter for the equation to predict total root biomass for softwood species changed only slightly, but the changes for hardwood species were statistically significant. A new equation form, which improved the accuracy and biological interpretation, was used to predict fine root biomass as a proportion of total root biomass. The annual rate of fine root turnover was currently estimated to be 0.641 of fine root biomass. A comparison of NPP estimates from CBM-CFS2 with results from field measurements, empirical calculations and modeling indicated that the new root equations predicted reasonable NPPB values. The changes to the root equations had little effect on NEP estimates.

Dans le modèle du bilan de carbone du secteur canadien des forêts (CBM-CFS2), la biomasse racinaire et sa dynamique sont estimées à l'aide d'équations de régression basées sur la littérature. Une analyse récente a montré que quelques-unes de ces équations pourraient surestimer la productivité primaire nette souterraine (PPNS). Cette étude avait pour objectif d'actualiser la compilation des données de biomasse et des données de renouvellement des racines pour recalculer les équations de régression et pour évaluer l'impact des nouvelles équations sur les estimés de productivité primaire nette (PPN) et de productivité nette de l'écosystème (PNE) obtenus avec le modèle CBM-CFS2. Nous avons actualisé toutes les équations sur la base de 635 paires de données sur les composantes aérienne et souterraine recueillies à partir d'études publiées sur les forêts tempérées froides et boréales. Le nouveau paramètre de l'équation utilisée pour prédire la biomasse racinaire totale des espèces résineuses a seulement faiblement changé alors que les changements pour les espèces feuillues étaient statistiquement significatifs. Une nouvelle forme d'équation, qui améliore la précision et l'interprétation biologique, a été utilisée pour prédire la biomasse des racines fines à partir d'une proportion de la biomasse racinaire totale. Le taux annuel de renouvellement des racines fines est actuellement estimé à 0,641 de la biomasse des racines fines. Une comparaison entre des estimés de PPN obtenus avec le CBM-CFS2 et les résultats de mesures sur le terrain, de calculs empiriques et de modélisation montrent que les nouvelles équations racinaires prédisent des valeurs réalistes de PPNS. Les changements effectués aux équations racinaires ont peu d'effet sur les estimés de PNE.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: January 1, 2003

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