Published January 10, 2017
| Version v1
Publication
Open
Soil CO<sub>2</sub> efflux from two mountain forests in the eastern Himalayas, Bhutan: components and controls
Creators
- 1. University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna
- 2. Ministry of Agriculture and Forests
- 3. Austrian Research Centre for Forests
Description
Abstract. The biogeochemistry of mountain forests in the Hindu Kush Himalaya range is poorly studied, although climate change is expected to disproportionally affect the region. We measured the soil CO2 efflux (Rs) at a high-elevation (3260 m) mixed forest and a lower-elevation (2460 m) broadleaf forest in Bhutan, eastern Himalayas, during 2015. Trenching was applied to estimate the contribution of autotrophic (Ra) and heterotrophic (Rh) soil respiration. The temperature (Q10) and the moisture sensitivities of Rh were determined under controlled laboratory conditions and were used to model Rh in the field. The higher-elevation mixed forest had a higher standing tree stock, reflected in higher soil C stocks and basal soil respiration. Annual Rs was similar between the two forest sites (14.5 ± 1.2 t C ha−1 for broadleaf; 12.8 ± 1.0 t C ha−1 for mixed). Modelled annual contribution of Rh was ∼ 65 % of Rs at both sites with a higher heterotrophic contribution during winter and lower contribution during the monsoon season. Rh, estimated from trenching, was in the range of modelled Rh but showed higher temporal variability. The measured temperature sensitivity of Rh was similar at the mixed and broadleaf forest sites (Q10 2.2–2.3) under intermediate soil moisture but decreased (Q10 1.5 at both sites) in dry soil. Rs closely followed the annual course of field soil temperature at both sites. Covariation between soil temperature and moisture (cold dry winters and warm wet summers) was likely the main cause for this close relationship. Under the prevailing weather conditions, a simple temperature-driven model was able to explain more than 90 % of the temporal variation in Rs. A longer time series and/or experimental climate manipulations are required to understand the effects of eventually occurring climate extremes such as monsoon failures.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الخلاصة: لم تتم دراسة الكيمياء الجيولوجية الحيوية للغابات الجبلية في سلسلة جبال هندوكوش هيمالايا بشكل جيد، على الرغم من أنه من المتوقع أن يؤثر تغير المناخ بشكل غير متناسب على المنطقة. قمنا بقياس تدفق ثاني أكسيد الكربون في التربة (Rs) على غابة مختلطة عالية الارتفاع (3260 م) وغابة عريضة الأوراق منخفضة الارتفاع (2460 م) في بوتان، شرق جبال الهيمالايا، خلال عام 2015. تم تطبيق حفر الخنادق لتقدير مساهمة تنفس التربة ذاتي التغذية (Ra) وغيري التغذية (Rh). تم تحديد درجة الحرارة (Q10) وحساسيات الرطوبة لـ Rh في ظل ظروف مختبرية خاضعة للرقابة وتم استخدامها لنمذجة Rh في الحقل. كان للغابات المختلطة ذات الارتفاع المرتفع مخزون شجري قائم أعلى، ينعكس في مخزون التربة C المرتفع وتنفس التربة القاعدية. كان Rs السنوي متشابهًا بين موقعي الغابات (14.5 ± 1.2 طن هكتار-1 للورق العريض ؛ 12.8 ± 1.0 طن هكتار-1 للخلط). بلغت المساهمة السنوية النموذجية لـ Rh 65 ٪ من Rs في كلا الموقعين مع مساهمة غيرية أعلى خلال فصل الشتاء ومساهمة أقل خلال موسم الرياح الموسمية. كان Rh، المقدر من حفر الخنادق، في نطاق Rh النموذجي ولكنه أظهر تباينًا زمنيًا أعلى. كانت حساسية درجة الحرارة المقاسة لـ Rh متشابهة في مواقع الغابات المختلطة وذات الأوراق العريضة (Q10 2.2–2.3) تحت رطوبة التربة المتوسطة ولكنها انخفضت (Q10 1.5 في كلا الموقعين) في التربة الجافة. تابعت روبية عن كثب الدورة السنوية لدرجة حرارة التربة الميدانية في كلا الموقعين. من المحتمل أن يكون التباين بين درجة حرارة التربة والرطوبة (الشتاء الجاف البارد والصيف الرطب الدافئ) هو السبب الرئيسي لهذه العلاقة الوثيقة. في ظل الظروف الجوية السائدة، تمكن نموذج بسيط مدفوع بدرجة الحرارة من تفسير أكثر من 90 ٪ من التباين الزمني بالروبية. هناك حاجة إلى سلسلة زمنية أطول و/أو تلاعب مناخي تجريبي لفهم آثار الظواهر المناخية المتطرفة التي تحدث في نهاية المطاف مثل فشل الرياح الموسمية.Translated Description (French)
Résumé. La biogéochimie des forêts de montagne dans la chaîne de l'Hindu Kush Himalaya est peu étudiée, bien que le changement climatique devrait affecter de manière disproportionnée la région. Nous avons mesuré l'efflux de CO2 (Rs) du sol dans une forêt mixte de haute altitude (3260 m) et une forêt de feuillus de basse altitude (2460 m) au Bhoutan, dans l'est de l'Himalaya, en 2015. Le creusement de tranchées a été appliqué pour estimer la contribution de la respiration autotrophe (Ra) et hétérotrophe (Rh) du sol. La température (Q10) et les sensibilités à l'humidité du Rh ont été déterminées dans des conditions de laboratoire contrôlées et ont été utilisées pour modéliser le Rh sur le terrain. La forêt mixte d'altitude avait un stock d'arbres plus élevé, ce qui se reflétait dans les stocks de C du sol plus élevés et la respiration basale du sol. Les R annuels étaient similaires entre les deux sites forestiers (14,5 ± 1,2 t C ha−1 pour les feuillus ; 12,8 ± 1,0 t C ha−1 pour les feuillus mixtes). La contribution annuelle modélisée de Rh était d'environ 65 % de Rs aux deux sites avec une contribution hétérotrophe plus élevée pendant l'hiver et une contribution plus faible pendant la saison de la mousson. Rh, estimé à partir du creusement de tranchées, se situait dans la gamme de Rh modélisé, mais présentait une variabilité temporelle plus élevée. La sensibilité à la température mesurée de Rh était similaire aux sites de forêt mixte et de forêt à feuilles larges (Q10 2,2-2,3) sous humidité intermédiaire du sol, mais diminuait (Q10 1,5 aux deux sites) dans le sol sec. Rs a suivi de près l'évolution annuelle de la température du sol sur les deux sites. La covariation entre la température du sol et l'humidité (hivers froids et secs et étés chauds et humides) était probablement la principale cause de cette relation étroite. Dans les conditions météorologiques actuelles, un modèle simple piloté par la température a pu expliquer plus de 90 % de la variation temporelle de Rs. Une série chronologique plus longue et/ou des manipulations climatiques expérimentales sont nécessaires pour comprendre les effets des extrêmes climatiques qui se produisent éventuellement, tels que les échecs de mousson.Translated Description (Spanish)
Resumen. La biogeoquímica de los bosques de montaña en la cordillera del Hindu Kush Himalaya está poco estudiada, aunque se espera que el cambio climático afecte desproporcionadamente a la región. Medimos el eflujo de CO2 del suelo (Rs) en un bosque mixto de gran altitud (3260 m) y un bosque de hoja ancha de menor altitud (2460 m) en Bután, al este del Himalaya, durante 2015. Se aplicó zanja para estimar la contribución de la respiración autótrofa (Ra) y heterótrofa (Rh) del suelo. La temperatura (Q10) y las sensibilidades a la humedad de Rh se determinaron en condiciones de laboratorio controladas y se utilizaron para modelar Rh en el campo. El bosque mixto de mayor altitud tenía una mayor población de árboles en pie, lo que se reflejaba en mayores poblaciones de C del suelo y en la respiración basal del suelo. Las Rs anuales fueron similares entre los dos sitios forestales (14.5 ± 1.2 t C ha−1 para hoja ancha; 12.8 ± 1.0 t C ha−1 para mixto). La contribución anual modelada de Rh fue de ~ 65 % de Rs en ambos sitios con una mayor contribución heterotrófica durante el invierno y una menor contribución durante la temporada de monzones. Rh, estimado a partir de zanjas, estaba en el rango de Rh modelado, pero mostró una mayor variabilidad temporal. La sensibilidad a la temperatura medida de Rh fue similar en los sitios de bosque mixto y de hoja ancha (Q10 2.2–2.3) bajo humedad intermedia del suelo, pero disminuyó (Q10 1.5 en ambos sitios) en suelo seco. Rs siguió de cerca el curso anual de la temperatura del suelo del campo en ambos sitios. La covariación entre la temperatura del suelo y la humedad (inviernos fríos y secos y veranos cálidos y húmedos) fue probablemente la causa principal de esta estrecha relación. Bajo las condiciones climáticas prevalecientes, un modelo simple impulsado por la temperatura fue capaz de explicar más del 90 % de la variación temporal en Rs. Se requiere una serie de tiempo más larga y/o manipulaciones climáticas experimentales para comprender los efectos de los extremos climáticos que eventualmente ocurren, como las fallas del monzón.Files
bg-14-99-2017.pdf.pdf
Files
(801.0 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:9ab8f7452419fd9864f801aa695300db
|
801.0 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تربة CO < sub>2</ sub> تدفق من غابتين جبليتين في شرق جبال الهيمالايا، بوتان: المكونات والضوابط
- Translated title (French)
- CO du sol< ; sub> ;2</sub> ; efflux de deux forêts de montagne dans l'Himalaya oriental, Bhoutan : composants et contrôles
- Translated title (Spanish)
- Suelo CO<sub>2</sub> eflujo de dos bosques de montaña en el Himalaya oriental, Bután: componentes y controles
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2510086327
- DOI
- 10.5194/bg-14-99-2017
References
- https://openalex.org/W1505543708
- https://openalex.org/W1555962221
- https://openalex.org/W1965109594
- https://openalex.org/W1967181632
- https://openalex.org/W1970010130
- https://openalex.org/W1974019968
- https://openalex.org/W1977852782
- https://openalex.org/W1993828062
- https://openalex.org/W1994228237
- https://openalex.org/W1996387110
- https://openalex.org/W1997930269
- https://openalex.org/W2006064483
- https://openalex.org/W2012393075
- https://openalex.org/W2014058723
- https://openalex.org/W2025194559
- https://openalex.org/W2027839745
- https://openalex.org/W2027995511
- https://openalex.org/W2033452483
- https://openalex.org/W2035800981
- https://openalex.org/W2040073199
- https://openalex.org/W2043580023
- https://openalex.org/W2045536299
- https://openalex.org/W2046788667
- https://openalex.org/W2057072793
- https://openalex.org/W2062042626
- https://openalex.org/W2065421415
- https://openalex.org/W2066240347
- https://openalex.org/W2074502927
- https://openalex.org/W2076628025
- https://openalex.org/W2080389650
- https://openalex.org/W2081137397
- https://openalex.org/W2083857556
- https://openalex.org/W2089425483
- https://openalex.org/W2091324687
- https://openalex.org/W2091413882
- https://openalex.org/W2096954891
- https://openalex.org/W2099759537
- https://openalex.org/W2101387864
- https://openalex.org/W2103218141
- https://openalex.org/W2117079051
- https://openalex.org/W2122046874
- https://openalex.org/W2125365044
- https://openalex.org/W2128133822
- https://openalex.org/W2133285250
- https://openalex.org/W2134501245
- https://openalex.org/W2136235941
- https://openalex.org/W2137796411
- https://openalex.org/W2142737108
- https://openalex.org/W2145303382
- https://openalex.org/W2145808276
- https://openalex.org/W2148203836
- https://openalex.org/W2149859453
- https://openalex.org/W2160233757
- https://openalex.org/W2160252043
- https://openalex.org/W2164828073
- https://openalex.org/W2166383145
- https://openalex.org/W2167080910
- https://openalex.org/W2178235644
- https://openalex.org/W2221657670
- https://openalex.org/W2282581963
- https://openalex.org/W2321093038
- https://openalex.org/W2564059882
- https://openalex.org/W32848175
- https://openalex.org/W820164491