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Long-term development of above- and below-ground carbon stocks following land-use change in subalpine ecosystems of the Swiss National Park

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Abstract:

Vegetation changes following agricultural land abandonment at high elevation—which is frequent in Europe—could have a major impact on carbon (C) sequestration. However, most information on the effects of vegetation changes on ecosystem C stocks originates from low-elevation studies on reforestation or early successional forests, and little is known about how these stocks change during long-term secondary forest succession and at high elevation. We assessed aboveground, belowground, and ecosystem organic matter and C stocks in high-elevation ecosystems that represent the long-term development (centuries) following land abandonment: short- and tall-grass pastures, Swiss mountain pine (Pinus mugo Turra), mixed-conifer, and Swiss stone pine (Pinus cembra L.)–European larch (Larix decidua P. Mill.) forests. Aboveground C stocks were lowest in the short-grass pastures (0.1 Mg C·ha–1) and reached a maximum in the mixed-conifer and stone pine–larch forests (166 Mg C·ha–1). Belowground C stocks did not differ among the ecosystems studied. We only detected ecosystem C sequestration during reforestation; whereas no significant differences in ecosystem C stocks were found during long-term secondary forest development. Our calculations showed that only an additional 1733–3032 Mg C·year–1 would be sequestered owing to natural reforestation in high-elevation Switzerland, which likely can be considered negligible compared with total annual C sequestration calculated for Swiss forests in other studies.

Les changements qui surviennent dans la végétation à la suite de l’abandon des terres agricoles situées à haute altitude, ce qui est fréquent en Europe, pourraient avoir un impact majeur sur la séquestration du carbone (C). Cependant, la majeure partie des informations qui existent concernant les effets sur les stocks de C des écosystèmes provient d’études réalisées à basse altitude à la suite d’un reboisement ou dans des forêts aux premiers stades de succession. On connaît peu de chose au sujet de l’évolution à long terme des stocks de C en cours de succession dans la forêt de seconde venue et des forêts située à haute altitude. Nous avons évalué la matière organique et les stocks de C au-dessus du sol, dans le sol et pour l’ensemble de l’écosystème dans des écosystèmes situés à haute altitude qui correspondent à des stades de développement à long terme (siècles) de la végétation à la suite de l’abandon des terres: pâturages d’herbes basses et pâturages d’herbes hautes, pin de montagne (Pinus mugo Turra), forêts mélangées de conifères et forêts de mélèze (Larix decidua P. Mill.) et de pin cembro-mélèze (Pinus cembra L.). Les stocks aériens étaient le plus faible chez les petites graminées (0,1 Mg C·ha–1) et culminaient dans les forêts mélangées de conifères et les forêts de pin cembro (166 Mg C·ha–1). Les stocks de C dans le sol n’étaient pas différents peu importe l’écosystème étudié. La séquestration de C par l’écosystème a été détectée seulement lors du reboisement, alors qu’aucune différence significative dans les stocks de C de l’écosystème n’a été observée au cours du développement à long terme de la forêt secondaire. Nos calculs montrent que seulement 1733–3032 Mg C·an–1 additionnels seraient séquestrés à cause du reboisement naturel à haute altitude en Suisse, ce qui peut probablement être considéré comme négligeable comparativement à la séquestration annuelle totale de C calculée pour les forêts suisses dans d’autres études.

Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2008

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nrc/cjfr/2008/00000038/00000006/art00027
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