Carbon budget recovery and role of coarse woody debris in post-logging forest ecosystems of Southern Siberia

Abstract

SUMMARYForest harvesting is a major human-caused disturbance affecting carbon budgets in forest ecosystems. This study was concerned with post-logging carbon pool changes in Scots pine (Pinus sylvestris) and Siberian fir (Abies sibirica) stands. To understand carbon budget recovery trends following logging, carbon stock and fluxes were measured in stands differing in time since logging. In both Scots pine and fir stands disturbed by logging, the tree phytomass contribution to the carbon budget decreased drastically, whereas the coarse woody debris (CWD) carbon pool exhibited a marked increase. Sixty years following logging, the Scots pine stand carbon storage was almost 70 % of that prior to logging and the ratio between the phytomass and soil organic matter was the same as before the disturbance. While the phytomass carbon showed a similar trend in the fir stand of the same age, it was less than on the control stand. In a 50-55-year-old fir stand, 26 years since harvesting, the phytomass carbon recovered only by 15 %. Siberian fir and Scots pine logging sites differed in CWD loading and decomposition rate. The phytomass dynamics and CWD loading values obtained suggest that Scots pine stands which have experienced logging are most likely carbon sinks, as was clear from the phytomass production exceeding organic matter decomposition-caused fluxes. Conversely, logged fir ecosystems are likely to be sources of carbon to the atmosphere due to a large CWD loading, faster rate of its decomposition, and slow phytomass increment.Key words: carbon budget, logging, phytomass, coarse woody debris, decomposition. RESUMENLa explotación forestal es un importante disturbio de origen humano que afecta el balance de carbono en ecosistemas forestales. Este estudio se concentró en los cambios de las reservas de carbono post-cosecha de rodales de pino silvestre (Pinus sylvestris) y abeto siberiano (Abies sibirica). Para entender la recuperación del balance de carbono después de la cosecha, se midió el stock y flujo de carbono en diferentes momentos posterior a la cosecha. En ambos rodales explotados, la contribución de la fitomasa forestal al balance de carbono disminuyó drásticamente, mientras que la reserva de carbono en los residuos leñosos de gran tamaño (CWD) exhibió un marcado incremento. Sesenta años después de la cosecha, el almacenamiento de carbono en rodales de pino silvestre fue casi del 70 % respecto a lo de antes de cosecha. El radio entre la fitomasa y la materia orgánica del suelo fue el mismo al de antes de la perturbación. Si bien la fitomasa de carbono mostró una tendencia similar en el rodal de abeto, éste fue menor que el rodal control. En un rodal de abeto de 50-55 años de edad, 26 años desde la explotación, el carbono de la fitomasa se recuperó en sólo un 15 %. Rodales explotados de abetos de Siberia y de pino silvestre difirieron en la carga de CWD y en la tasa de descomposición. La dinámica de la fitomasa y los valores de carga de CWD sugieren que los rodales explotados de pino silvestre son probablemente s...

Temperature Sensitivity of CO2 and CH4 Fluxes from Coarse Woody Debris in Northern Boreal Forests

“…Dead wood in the native boreal forests usually does not contribute much to greenhouse gases in the atmosphere due to the low rate of CWD decomposition [3]. However, in disturbed ecosystems (e.g., post-fire ecosystems, after the windfall, post-logging ecosystems and in the forests destroyed by pests), the amount of dead wood can increase significantly, thus turning into an important source of carbon dioxide emission [3,[5][6][7][8]. Besides, the greenhouse gas emission from CWD can play a crucial role during spring and autumn, when the photosynthetic ability of plants is decreased [9].…”

Taxonomic, structural diversity and carbon stocks in a gradient of island forests

“…Soil is recognized as the largest terrestrial carbon reservoir in the global carbon cycle [29,151]. Depending on soil type, tree species, impacts of disturbances in ecosystems, forest type and climate, soil can contribute with a representative part of the total carbon stock in forest ecosystems [17,152]. Soil properties, such as bulk density, carbon stock, nitrogen stock, cation exchange capacity and pH, may differ among forest types [153].…”

Cuantificación de biomasa y valor energético de renovales de Quercus ilex en condiciones mediterráneas

“…y Pinus sylvestris L. han sido estudiados en términos de cuantificación de biomasa y análisis de valor energético (Fisher et al 1986, Skilling D. 1990, Nuñez-Regueira et al 1996, Elfving y Kiviste 1997, Márquez-Montesino et al 2001, Bravo-Oviedo et al 2004, Barrio-Anta et al 2006, Godoy et al 2007, Dimitrakopoulos et al 2011, Mukhortova 2012, Mouissa y Fournier 2013, la encina ha sido poco estudiada en este contexto como masa boscosa pura. Por lo tanto, el objetivo general de esta investigación es el estudio del potencial de la biomasa de encina contenida en masas puras regeneradas naturalmente en condiciones mediterráneas para su uso como biocombustible sólido, estableciendo si es posible la predicción de la producción de biomasa y potencial energético de la masa boscosa bajo estudio para una futura orientación energética del plan de manejo de bosques jóvenes de regeneración natural de encina.…”