Published September 15, 2015 | Version v1
Publication Open

Soil Methane Sink Capacity Response to a Long-Term Wildfire Chronosequence in Northern Sweden

  • 1. UK Centre for Ecology & Hydrology
  • 2. Lancaster University
  • 3. Bangladesh Agricultural University
  • 4. University of East Anglia
  • 5. Norwich Research Park
  • 6. Swedish University of Agricultural Sciences
  • 7. University of Manchester

Description

Boreal forests occupy nearly one fifth of the terrestrial land surface and are recognised as globally important regulators of carbon (C) cycling and greenhouse gas emissions. Carbon sequestration processes in these forests include assimilation of CO2 into biomass and subsequently into soil organic matter, and soil microbial oxidation of methane (CH4). In this study we explored how ecosystem retrogression, which drives vegetation change, regulates the important process of soil CH4 oxidation in boreal forests. We measured soil CH4 oxidation processes on a group of 30 forested islands in northern Sweden differing greatly in fire history, and collectively representing a retrogressive chronosequence, spanning 5000 years. Across these islands the build-up of soil organic matter was observed to increase with time since fire disturbance, with a significant correlation between greater humus depth and increased net soil CH4 oxidation rates. We suggest that this increase in net CH4 oxidation rates, in the absence of disturbance, results as deeper humus stores accumulate and provide niches for methanotrophs to thrive. By using this gradient we have discovered important regulatory controls on the stability of soil CH4 oxidation processes that could not have not been explored through shorter-term experiments. Our findings indicate that in the absence of human interventions such as fire suppression, and with increased wildfire frequency, the globally important boreal CH4 sink could be diminished.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تحتل الغابات الشمالية ما يقرب من خمس مساحة اليابسة وهي معترف بها كمنظمين مهمين عالميًا لركوب الدراجات الكربونية (C) وانبعاثات غازات الدفيئة. تشمل عمليات عزل الكربون في هذه الغابات استيعاب ثاني أكسيد الكربون في الكتلة الحيوية ثم في المادة العضوية في التربة، والأكسدة الميكروبية للتربة للميثان (CH4). في هذه الدراسة، استكشفنا كيف أن تراجع النظام الإيكولوجي، الذي يدفع تغير الغطاء النباتي، ينظم العملية المهمة لأكسدة CH4 في التربة في الغابات الشمالية. قمنا بقياس عمليات أكسدة CH4 في التربة على مجموعة من 30 جزيرة حرجية في شمال السويد تختلف اختلافًا كبيرًا في تاريخ الحرائق، وتمثل بشكل جماعي تسلسلًا زمنيًا تراجعيًا، يمتد على 5000 عام. عبر هذه الجزر، لوحظ أن تراكم المواد العضوية في التربة يزداد مع مرور الوقت منذ اضطراب الحريق، مع وجود علاقة كبيرة بين عمق الدبال الأكبر وزيادة معدلات أكسدة CH4 الصافية للتربة. نقترح أن هذه الزيادة في صافي معدلات أكسدة الميثان، في حالة عدم وجود اضطراب، تؤدي إلى تراكم مخازن الدبال الأعمق وتوفير منافذ لتزدهر الميثانوتروفس. باستخدام هذا التدرج، اكتشفنا ضوابط تنظيمية مهمة على استقرار عمليات أكسدة CH4 في التربة والتي لم يكن من الممكن استكشافها من خلال تجارب قصيرة الأجل. تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أنه في غياب التدخلات البشرية مثل إخماد الحرائق، ومع زيادة تواتر حرائق الغابات، يمكن أن يتضاءل حوض CH4 الشمالي المهم عالميًا.

Translated Description (French)

Les forêts boréales occupent près d'un cinquième de la surface terrestre et sont reconnues comme des régulateurs importants au niveau mondial du cycle du carbone (C) et des émissions de gaz à effet de serre. Les processus de séquestration du carbone dans ces forêts comprennent l'assimilation du CO2 dans la biomasse, puis dans la matière organique du sol, et l'oxydation microbienne du méthane (CH4) dans le sol. Dans cette étude, nous avons exploré comment la régression de l'écosystème, qui entraîne le changement de la végétation, régule l'important processus d'oxydation du CH4 du sol dans les forêts boréales. Nous avons mesuré les processus d'oxydation du CH4 du sol sur un groupe de 30 îles boisées du nord de la Suède, qui diffèrent considérablement dans l'histoire des incendies et représentent collectivement une chronoséquence rétrograde couvrant 5000 ans. À travers ces îles, on a observé que l'accumulation de matière organique dans le sol augmentait avec le temps depuis la perturbation par le feu, avec une corrélation significative entre une plus grande profondeur d'humus et une augmentation des taux nets d'oxydation du CH4 dans le sol. Nous suggérons que cette augmentation des taux nets d'oxydation du CH4, en l'absence de perturbation, résulte de l'accumulation de réserves d'humus plus profondes et fournit des niches pour que les méthanotrophes prospèrent. En utilisant ce gradient, nous avons découvert d'importants contrôles réglementaires sur la stabilité des processus d'oxydation du CH4 du sol qui n'auraient pas pu être explorés par des expériences à court terme. Nos résultats indiquent qu'en l'absence d'interventions humaines telles que la suppression des incendies et avec une fréquence accrue des feux de forêt, le puits boréal de CH4 d'importance mondiale pourrait être diminué.

Translated Description (Spanish)

Los bosques boreales ocupan casi una quinta parte de la superficie terrestre y son reconocidos como reguladores de importancia mundial del ciclo del carbono (C) y de las emisiones de gases de efecto invernadero. Los procesos de secuestro de carbono en estos bosques incluyen la asimilación de CO2 en biomasa y posteriormente en materia orgánica del suelo, y la oxidación microbiana del metano (CH4) en el suelo. En este estudio exploramos cómo la regresión de los ecosistemas, que impulsa el cambio de la vegetación, regula el importante proceso de oxidación del CH4 del suelo en los bosques boreales. Medimos los procesos de oxidación del CH4 del suelo en un grupo de 30 islas boscosas en el norte de Suecia que difieren mucho en la historia de los incendios y que representan colectivamente una cronosequencia regresiva, que abarca 5000 años. En estas islas, se observó que la acumulación de materia orgánica del suelo aumenta con el tiempo desde la perturbación del fuego, con una correlación significativa entre una mayor profundidad del humus y el aumento de las tasas netas de oxidación de CH4 del suelo. Sugerimos que este aumento en las tasas netas de oxidación de CH4, en ausencia de perturbaciones, se debe a que las reservas de humus más profundas se acumulan y proporcionan nichos para que los metanótrofos prosperen. Mediante el uso de este gradiente, hemos descubierto importantes controles regulatorios sobre la estabilidad de los procesos de oxidación de CH4 del suelo que no podrían haberse explorado a través de experimentos a corto plazo. Nuestros hallazgos indican que, en ausencia de intervenciones humanas como la extinción de incendios y con una mayor frecuencia de incendios forestales, el sumidero de CH4 boreal de importancia mundial podría disminuir.

Files

journal.pone.0129892&type=printable.pdf

Files (738.1 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:9e650056fd9b9b47765222f2a16712ca
738.1 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
استجابة قدرة بالوعة الميثان في التربة لتسلسل حرائق الغابات على المدى الطويل في شمال السويد
Translated title (French)
Capacité de puits de méthane dans le sol Réponse à une chronoséquence d'incendie de forêt à long terme dans le nord de la Suède
Translated title (Spanish)
Respuesta de la capacidad del sumidero de metano del suelo a un cronosecuencia de incendios forestales a largo plazo en el norte de Suecia

Identifiers

Other
https://openalex.org/W1898850370
DOI
10.1371/journal.pone.0129892

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Bangladesh

References

  • https://openalex.org/W1491887116
  • https://openalex.org/W1511393030
  • https://openalex.org/W1529492541
  • https://openalex.org/W1603173873
  • https://openalex.org/W1815486494
  • https://openalex.org/W1954140692
  • https://openalex.org/W1967618481
  • https://openalex.org/W1976535945
  • https://openalex.org/W2002051863
  • https://openalex.org/W2015790217
  • https://openalex.org/W2021750641
  • https://openalex.org/W2039343199
  • https://openalex.org/W2048371905
  • https://openalex.org/W2050419588
  • https://openalex.org/W2053171307
  • https://openalex.org/W2057511149
  • https://openalex.org/W2063027387
  • https://openalex.org/W2064079357
  • https://openalex.org/W2064561972
  • https://openalex.org/W2074120359
  • https://openalex.org/W2089291073
  • https://openalex.org/W2089681988
  • https://openalex.org/W2098187055
  • https://openalex.org/W2108075222
  • https://openalex.org/W2109213151
  • https://openalex.org/W2111855767
  • https://openalex.org/W2127834494
  • https://openalex.org/W2129402794
  • https://openalex.org/W2140125950
  • https://openalex.org/W2140437247
  • https://openalex.org/W2146482526
  • https://openalex.org/W2149390613
  • https://openalex.org/W2160255361