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Soil respiration in pure and mixed stands of European beech and Norway spruce following removal of organic horizons

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Soil respiration was measured in adjacent pure and mixed stands of European beech (Fagus sylvatica L.) and Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) at Solling, Germany. Forest type had a significant effect on soil respiration, which was highest in the pure beech stand and lowest in the pure spruce stand. Both throughfall and soil temperature increased with the proportion of beech. Additionally, microbial respiration and biomass in the organic (O) horizons increased sequentially from the pure spruce to the pure beech stand, suggesting that abiotic and biotic factors enhanced the decomposition of litter under beech. Because the spruce litter decomposition rate was low, carbon (C) stocks of the O horizons increased with the proportion of spruce, from 1.6 to 5.1 kg C·m–2. The removal of the O horizons decreased soil respiration by 31%–45%, indicating a large contribution of the mineral soil and roots to total soil respiration. Turnover times of organic C in the O horizons ranged between 5.5 years in the pure beech stand and 20.6 years in the pure spruce stand. Our results suggest that tree species conversion may alter the turnover of soil organic matter, and thus the sequestration of organic C in the O horizons.

La respiration du sol a été mesurée dans des peuplements purs et des peuplements mélangés adjacents de hêtre européen (Fagus sylvatica L.) et d'épicéa commun (Picea abies (L.) Karst.) à Solling, en Allemagne. Le type de forêt avait un effet significatif sur la respiration du sol qui était la plus élevée dans le peuplement pur de hêtre et la plus faible dans le peuplement pur d'épicéa. Tant la quantité de précipitation au sol que la température du sol augmentaient en fonction de la proportion de hêtre. De plus, la respiration microbienne et la biomasse de l'horizon O augmentaient selon la séquence allant du peuplement pur d'épicéa jusqu'au peuplement pur de hêtre, ce qui indique que des facteurs biotiques et abiotiques favorisent la décomposition de la litière sous le hêtre. Étant donné la faible décomposition de la litière d'épicéa, les stocks de carbone de l'horizon O augmentaient en fonction de la proportion d'épicéa de 1,6 à 5,1 kg C·m–2. Le retrait de l'horizon O diminuait la respiration du sol de 31 à 45 %, indiquant que le sol minéral et les racines contribuaient fortement à la respiration totale du sol. Le temps de recyclage du carbone organique dans l'horizon O variait de 5,5 ans dans le peuplement pur de hêtre à 20,6 ans dans le peuplement pur d'épicéa. Nos résultats indiquent que la conversion de l'espèce d'arbre peut altérer le recyclage de la matière organique du sol et, par conséquent, la séquestration du carbone organique dans l'horizon O.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: November 1, 2005

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