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Biomass partitioning in red pine (Pinus resinosa) along a chronosequence in the Upper Peninsula of Michigan

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Abstract:

Carbon (C) allocation to the perennial coarse-root system of trees contributes to ecosystem C sequestration through formation of long-lived live wood biomass and, following senescence, by providing a large source of nutrient-poor detrital C. Our understanding of the controls on C allocation to coarse-root growth is rudimentary, but it has important implications for projecting belowground net primary production responses to global change. Age-related changes in C allocation to coarse roots represent a critical uncertainty for modeling landscape-scale C storage and cycling. We used a 55 year chronosequence approach with complete above- and below-ground harvests to assess the effects of stand development on biomass partitioning in red pine (Pinus resinosa Ait.), a commercially important pine species. Averaged within site, individual-tree root/shoot ratios were dynamic across stand development, changing from 0.17 at 2-, 3-, and 5-year-old sites, to 0.80 at the 8-year-old site, to 0.29 at the 55-year-old site. The results of our study suggest that a current research challenge is to determine the generality of patterns of root-shoot biomass partitioning through stand development for both coniferous and hardwood forest types, and to document how these patterns change as a function of stand age, tree size, environment, and management.

L'allocation du carbone (C) aux grosses racines pérennes des arbres contribue au piégeage du C des écosystèmes en produisant une biomasse vivante de bois d'une grande longévité et en créant, après la sénescence, une importante source de C dans des détritus à faible teneur en nutriments. Cependant, notre compréhension des facteurs qui contrôlent l'allocation du C à la croissance des grosses racines est rudimentaire, ce qui entraîne d'importantes répercussions pour la prédiction de la production primaire nette des racines en réaction aux changements climatiques. Les changements dans l'allocation du C aux grosses racines en fonction de l'âge représentent une incertitude cruciale pour modéliser l'entreposage et le recyclage du C à l'échelle du paysage. Nous avons eu recours à une chronoséquence d'une durée de 55 ans, qui incluait la récolte complète des tissus aériens et racinaires, pour évaluer les effets du développement du peuplement sur l'allocation de la biomasse chez le pin rouge (Pinus resinosa Ait.), une espèce de pin importante du point de vue commercial. Le rapport moyen par peuplement entre la biomasse des racines et celle de la partie aérienne des arbres variait en fonction du stade de développement du peuplement, passant de 0,17 pour les peuplements âgés de 2, 3 et 5 ans à 0,80 pour le peuplement de 8 ans et à 0,29 pour le peuplement de 55 ans. Les résultats de notre étude indiquent qu'un des défis actuels de la recherche consiste à déterminer la portée générale du comportement du rapport entre la biomasse des racines et celle de la partie aérienne des arbres en fonction du stade de développement des peuplements, tant pour les peuplements feuillus que résineux. Un autre défi consiste à obtenir de l'information sur la façon dont le comportement de ce rapport peut changer en fonction de l'âge du peuplement, de la taille des arbres, de l'environnement et des pratiques d'aménagement.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: January 1, 2006

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