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Do critical load models adequately protect forests? A case study in south-central Ontario

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Abstract:

We calculated critical loads of acidity (S and S + N separately) for seven forested catchments in south-central Ontario, using a critical threshold designed to maintain the Ca/Al molar ratio above 1.0 or the base cation (BC; Ca + Mg + K) to Al molar ratio above 10 in soil solution. Critical loads are ~10–50% lower using the BC/Al ratio compared with the Ca/Al ratio, and harvesting greatly increases forest sensitivity to acid deposition. If forests are harvested, critical load calculations indicate that further reductions in S and N bulk deposition are required to maintain the BC/Al ratio in soil solution above 10, but reductions in S deposition are only mandatory for three of the seven catchments. However, S export exceeds inputs in bulk deposition by 40–100%. Our study indicates that setting the critical threshold of BC/Al at 10 may not maintain soil base saturation above 20%, and that N export is unpredictable at current deposition levels. We calculate that SO4 leaching (and therefore deposition) must be reduced by between 10 and 74% to maintain healthy, productive forests in catchments that are harvested. More reliable estimates of base cation removals during harvest, minimum Ca leaching losses from soils that can occur without affecting forest productivity, and critical limits for soil base saturation are needed to improve these critical load estimates.

Nous avons calculé les charges critiques d'acidité (S et S + N séparément), dans sept bassins boisés situés dans le Centre-Sud de l'Ontario, en utilisant un seuil critique conçu pour maintenir le ratio molaire Ca/Al supérieur à 1,0 ou un ratio molaire cation basique (CB; Ca + Mg + K)/Al supérieur à 10 dans la solution de sol. Les charges critiques sont ~10–50 % plus faibles en utilisant le ratio CB/Al comparé au ratio Ca/Al et la récolte augmente grandement la sensibilité de la forêt aux dépôts acides. Si la forêt est récoltée, le calcul des charges critiques indique qu'une réduction supplémentaire des dépôts incidents de S et N est requise pour maintenir le ratio CB/Al dans la solution de sol supérieur à 10, mais la réduction de S dans les dépôts est impérative pour seulement trois des sept bassins. Toutefois, l'exportation de S excède les apports dans la précipitation incidente par 40–100 %. Selon notre étude, il est possible qu'un seuil critique de 10 pour le ratio CB/Al ne maintienne pas une saturation en bases supérieure à 20 %. De plus, notre étude indique que l'exportation de N est imprévisible avec les niveaux courants de dépôts. Nous avons calculé que le lessivage de SO4 (et par conséquent les dépôts) doit être réduit de 10 à 74 % afin de maintenir la forêt productive et en santé dans les bassins qui sont récoltés. Des estimations plus sûres des pertes de cations basiques par la récolte, des pertes minimales de Ca par lessivage des sols qui peuvent survenir sans affecter la productivité de la forêt et des limites critiques pour la saturation en bases du sol sont nécessaires pour améliorer ces charges critiques estimées.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2003-08-01

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  • Published since 1971, this monthly journal features articles, reviews, notes and commentaries on all aspects of forest science, including biometrics and mensuration, conservation, disturbance, ecology, economics, entomology, fire, genetics, management, operations, pathology, physiology, policy, remote sensing, social science, soil, silviculture, wildlife and wood science, contributed by internationally respected scientists. It also publishes special issues dedicated to a topic of current interest.
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