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Small root exclusion collars provide reasonable estimates of root respiration when measured during the growing season of installation

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Abstract:

A common method to determine in situ root respiration is to insert root exclusions to sever roots and then to measure soil carbon dioxide (CO2) efflux in and outside the exclusion. We report the use of relatively small root exclusions (15.2 cm diameter plastic pipe) (SREs), installed and measured within a growing season. We switched from long-used, large root exclusions (2.5 m × 3 m) (LREs) for three reasons. First, temperature artifacts were apparent in LREs, likely because increased soil moisture altered soil thermal balance. Second, LREs in dense stands required a relatively low tree density, which then impacted snowpack depth and insolation. Third, the LREs were much more time-consuming to install than SREs. Using a powered mechanical trencher (ditch witch®) decreased LRE installation time, but introduced a large edge-effect apparent in soil profile pCO2 that would obviate trenched plots smaller than 1600 cm2. However, when trenches were dug by hand, the distance from the LRE wall had no effect on soil pCO2. In a subsequent experiment, SREs were installed by cleanly cutting the forest floor, and then immediately measured. Within 1-3 weeks the SREs provided similar root respiration estimates to those made with LREs that had been in place for nearly 10 months. SREs placed in and outside LREs provided indistinguishable microbial respiration values from one another and to the LREs. We conclude SREs provide root respiration estimates indistinguishable from other methods, even when installed and measured within the same growing season.

Une méthode usuelle pour déterminer la respiration racinaire sur le terrain consiste à installer des zones d'exclusion racinaire pour couper les racines et à mesurer les flux de dioxyde de carbone du sol (CO2) à l'intérieur et à l'extérieur des zones d'exclusion. Les résultats de cette étude portent sur des zones d'exclusion racinaire relativement petites (tuyau de plastique d'un diamètre de 15,2 cm), établies et mesurées au cours d'une même saison de croissance. Nous avons abandonné les grandes zones d'exclusion racinaire (2,5 m × 3 m) utilisées depuis longtemps pour trois raisons. Premièrement, des artéfacts reliés à la température, probablement causés par une augmentation de la teneur en eau du sol qui en modifie l'équilibre thermique, ont été observés dans les grandes zones d'exclusion. Deuxièmement, dans les peuplements denses, les grandes zones d'exclusion doivent être installées aux endroits où la densité des arbres est relativement faible, ce qui affecte la profondeur du couvert nival et le rayonnement solaire incident. Troisièmement, les grandes zones d'exclusion sont beaucoup plus longues à installer que les petites zones d'exclusion. L'utilisation d'une trancheuse mécanisée (ditch witch®) diminue le temps nécessaire à l'installation des grandes zones d'exclusion mais cause un effet de bordure important qui se manifeste dans le pCO2 du profil de sol et empêche d'installer des zones d'exclusion d'une superficie inférieure à 1600 cm2. Cependant, quand les tranchées sont creusées à la main, il n'y a plus d'effet de bordure apparent sur le pCO2 du sol. Dans une expérience subséquente, de petites zones d'exclusion ont été installées en faisant une coupe nette dans la couverture morte et elles ont été mesurées immédiatement après. Après une à trois semaines, les estimations de la respiration racinaire obtenues dans les petites zones d'exclusion étaient semblables à celles provenant de grandes zones d'exclusion installées depuis près de dix mois. Les valeurs de respiration microbienne mesurées dans les petites zones d'exclusion situées à l'intérieur et à l'extérieur de grandes zones d'exclusion ne pouvaient être différenciées les unes des autres, ni de celles mesurées dans les grandes zones d'exclusion. Nous concluons que les petites zones d'exclusion permettent d'obtenir des estimations de la respiration racinaire qui ne peuvent être distinguées de celles provenant d'autres méthodes, même si elles sont installées et mesurées pendant la même saison de croissance.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: September 1, 2005

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