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Assessment of calcium status in Maine forests: review and future projection

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Abstract:

Forest harvesting and acidic deposition can cause substantial decreases in the calcium (Ca) inventory of forest soils if such losses are not replenished through mineral weathering, atmospheric deposition, or fertilization. The net balance between losses and gains defines the forest Ca status. Site-specific studies have measured Ca pools and fluxes in Maine forests, but no synthesis has been published. In this paper, I review the literature on forest Ca and assess the current status and potential future trends. Forest soils in Maine are currently at lesser risk of Ca depletion compared with many forest soils in the central and southeastern United States, because levels of acidic deposition and rates of Ca accumulation in trees are lower in Maine. The rate of Ca accumulation in trees is reduced in Maine as a result of lower growth rates and a higher proportion of conifer trees that require less Ca than hardwoods. However, field-scale biogeochemical studies in Maine and New Hampshire, and regional estimates of harvest removals and soil inventories coupled with low weathering estimates, indicate that Ca depletion is a realistic concern in Maine. The synthesis of site-specific and regional data for Maine in conjunction with the depletion measured directly in surrounding areas indicates that the Ca status of many forest soils in Maine is likely declining. Ca status could decrease further in the future if forest growth rates increase in response to climate trends and recovery from insect-induced mortality and excessive harvesting in recent years. Proposed climate change induced reductions in spruce and fir and increases in hardwoods would also increase the risk of Ca depletion.

La récolte de matière ligneuse et les dépôts acides peuvent causer des diminutions substantielles des réserves de calcium (Ca) dans les sols forestiers si de telles pertes ne sont pas comblées par l'altération des minéraux, les dépôts atmosphériques ou la fertilisation. Le bilan net des pertes et des gains représente le statut en Ca de la forêt. Des études spécifiques dans différents sites ont mesuré les pools et les flux de Ca dans les forêts du Maine mais aucune synthèse n'a été publiée. Dans cet article, l'auteur révise la littérature sur le Ca dans les sols forestiers et évalue le statut actuel et les tendances futures potentielles. Les sols forestiers du Maine sont pour l'instant moins à risque d'appau vrissement en Ca comparativement à plusieurs sols forestiers du centre et du sud-est des É.-U. parce que le niveau de dépôts acides et le taux d'accumulation de Ca dans les arbres sont plus faibles dans le Maine. Le taux d'accumulation de Ca dans les arbres est réduit dans le Maine en raison du taux de croissance plus faible et d'une plus forte proportion de conifères qui requièrent moins de Ca que les feuillus. Toutefois, les études biogéochimiques à l'échelle de la parcelle au Maine et au New Hampshire ainsi que les estimations régionales d'exportation due à la récolte et les réserves dans les sols couplées aux faibles estimations d'altération indiquent qu'il est réaliste de s'inquiéter de l'appauvris sement en Ca dans le Maine. La synthèse des données spécifiques à différents sites et des données régionales pour le Maine concurremment à l'appauvrissement mesuré directement dans les régions environnantes indique que le statut de Ca dans plusieurs sols forestiers du Maine est vraisemblablement en déclin. Le statut de Ca pourrait se détériorer davantage dans le futur si le taux de croissance des forêts augmente en réponse à l'évolution du climat, à la récupération de la mortalité causée par les insectes ainsi qu'à la récolte excessive des dernières années. Les réductions en épinette et en sapin causées par les changements climatiques appréhendés accompagnées d'augmentations des feuillus accroîtraient aussi le risque d'un appauvrissement en Ca.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: May 1, 2005

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