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Foliar respiration in an old-growth Pseudotsuga-Tsuga forest

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Abstract:

Old-growth forest ecosystems accrue carbon at small mean rates and may function as carbon sinks in some years and as carbon sources in others. Foliar respiration is a large component of stand carbon balance and could be variable enough to substantially affect source–sink behaviors. However, foliar respiration has not been well studied in old-growth canopies. We examined seasonal, interannual, spatial, and interspecific variation of foliar respiration in an old-growth Pseudotsuga–Tsuga stand in Washington, USA, with measurements made on three species at 3-month intervals, for 4+ years. There were strong seasonal differences, with rates being much larger in June than in December. Rates in March were significantly (p ≤ 0.0001) larger than expected for all species. For data pooled across seasons, the exponential respiration-temperature relationship indicated that a seasonal temperature increase of 10 °C caused rates to increase by 1.78 times. For respiration based on leaf area, but not on leaf mass, rates varied strongly with canopy position (p ≤ 0.0001). Temperature-corrected rates were compared among four consecutive years and declined from 1999 to 2001. Correlation with eddy covariance measurements suggests that interannual changes in foliar respiration did not cause the decline in net ecosystem productivity observed at the site through the same period, but may have instead partially offset a trend toward decreasing net ecosystem productivity caused by other factors.

Les écosystèmes de forêts anciennes accumulent le carbone à de faibles taux moyens et peuvent constituer des puits ou des sources de carbone selon les années. La respiration foliaire est une composante importante du bilan du carbone des peuplements et pourrait être assez variable pour affecter substantiellement leur comportement en tant que source ou puits. Cependant, la respiration foliaire a été peu étudiée dans la canopée des forêts anciennes. Nous avons étudié les variations saisonnière, interannuelle, spatiale et interspécifique de la respiration foliaire dans un peuplement ancien de Pseudotsuga et de Tsuga de l'état de Washington, aux États-Unis, à l'aide de mesures faites sur trois espèces à des intervalles de 3 mois pendant 4+ années. De fortes différences saisonnières ont été observées avec des taux beaucoup plus élevés en juin qu'en décembre. Les taux mesurés en mars étaient significativement (p ≤ 0,0001) plus élevés que ce qui était anticipé pour chaque espèce. Pour les données combinées de toutes les saisons, la relation exponentielle entre la respiration et la température indiquait qu'une augmentation saisonnière de température de 10 °C faisait augmenter le taux de 1,78 fois. Pour la respiration calculée sur une base de surface foliaire, mais pas sur une base de masse foliaire, les taux variaient fortement selon la position dans la canopée (p ≤ 0,0001). Les taux corrigés en fonction de la température ont été comparés entre 4 années consécutives et ont diminué de 1999 à 2001. La corrélation avec des mesures de covariance des turbulences indique que les variations interannuelles de la respiration foliaire n'ont pas causé la baisse de productivité nette de l'écosystème qui a été observée sur place pendant la même période, mais peuvent au contraire avoir partiellement compensé une tendance vers une diminution de la productivité nette de l'écosystème causée par d'autres facteurs.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2006-01-01

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