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Effects of harvesting and soil disturbance on soil CO2 efflux from a jack pine forest

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We measured organic matter removal and soil compaction effects on soil surface CO2 efflux (F) from a jack pine (Pinus banksiana Lamb.) forest and developed an analytical framework involving multiplicative response functions to interpret response. Treatments included stem-only harvest (OM0C0), full-tree harvest (OM1C0), full-tree harvest with surface soil removal (OM2C0), full-tree harvest with surface soil removal and soil compaction (OM2C2), and uncut forest (UF). Mean F and calculated F at 10 °C under nonlimiting soil moisture conditions (F10) were greatest in treatments with intact organic surfaces and often larger in the OM2C0 than in the OM2C2. F10 showed strong linear relationships with detrital production in harvested plots, with total near-surface carbon in all plots, and was positively correlated with understory cover. F increased exponentially with soil temperature, with the most and least pronounced responses found in the UF and OM2C0 treatments, respectively. F also responded in parabolic fashion to relative soil water content. In the UF, F was often low in May because of cold soils, but subsequently attained rates equivalent to those of the OM0C0 and OM1C0, despite lower soil temperatures. Three to five growing seasons after treatment, soil temperature and moisture, together with F10, explained 71%–87% of the plot-level variation in F.

Les auteurs ont mesuré les effets de l'enlèvement de la matière organique et de la compaction du sol sur le débit de CO2 (F) à la surface du sol dans une forêt de pin gris (Pinus banksiana Lamb.) et ils ont développé un cadre analytique comportant des fonctions de réponse multiplicatives pour interpréter la réaction. Les traitements incluaient la récolte du fût seulement (OM0C0), l'exploitation par arbres entiers (OM1C0), l'exploitation par arbres entiers avec l'enlèvement du sol en surface (OM2C0), l'exploitation par arbres entiers avec l'enlèvement du sol en surface et la compaction du sol (OM2C2) et une forêt non coupée. La valeur moyenne de F et la valeur de F calculée à 10 °C dans des conditions non limitantes d'humidité du sol (F10) étaient les plus élevées dans les traitements où la surface organique était intacte et souvent plus élevées dans le traitement OM2C0 que dans le traitement OM2C2. F10 était étroitement relié de façon linéaire avec la production de débris dans les parcelles récoltées, avec le carbone total près de la surface dans toutes les parcelles et positivement corrélé avec le couvert en sous-étage. La valeur de F augmentait exponentiellement avec la température du sol; la réaction la moins prononcée a été observée dans la forêt non coupée et la plus prononcée dans le traitement OM2C0. La valeur de F répondait aussi de façon parabolique au contenu relatif en eau du sol. Dans la forêt non coupée, la valeur de F était souvent faible en mai parce que le sol était froid, mais atteignait subséquemment des taux équivalents à ceux observés dans les traitements OM0C0 et OM1C0 malgré des températures du sol plus basses. Trois à cinq saisons après les traitements, la température et l'humidité du sol, combinées à F10, expliquaient 71–87 % de la variation de F au niveau de la parcelle.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2006-03-01

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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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