Published November 1, 2016 | Version v1
Publication Open

Cold season soil NO fluxes from a temperate forest: drivers and contribution to annual budgets

Creators

  • 1. Odesa I. I. Mechnikov National University
  • 2. Karlsruhe Institute of Technology
  • 3. University of Freiburg
  • 4. UK Centre for Ecology & Hydrology
  • 5. Austrian Research Centre for Forests
  • 6. International Livestock Research Institute

Description

Soils, and here specifically acidic forest soils exposed to high rates of atmospheric nitrogen deposition, are a significant source for the secondary greenhouse gas nitric oxide (NO). However, as flux estimates are mainly based on measurements during the vegetation period, annual NO emissions budgets may hold uncertainty as cold season soil NO fluxes have rarely been quantified. Here we analyzed cold season soil NO fluxes and potential environmental drivers on the basis of the most extensive database on forest soil NO fluxes obtained at the Höglwald Forest, Germany, spanning the years 1994 to 2010. On average, the cold season (daily average air temperature <3 °C) contributed to 22% of the annual soil NO budget, varying from 13% to 41% between individual cold seasons. Temperature was the main controlling factor of the cold season NO fluxes, whereas during freeze-thaw cycles soil moisture availability determined NO emission rates. The importance of cold season soil NO fluxes for annual NO fluxes depended positively on the length of the cold season, but responded negatively to frost events. Snow cover did not significantly affect cold season soil NO fluxes. Cold season NO fluxes significantly correlated with cold season soil carbon dioxide (CO2) emissions. During freeze-thaw periods strong positive correlations between NO and N2O fluxes were observed, though stimulation of NO fluxes by freeze-thaw was by far less pronounced as compared to N2O. Except for freeze-thaw periods NO fluxes significantly exceeded those for N2O during the cold season period. We conclude that in temperate forest ecosystems cold season NO emissions can contribute substantially to the annual NO budget and this contribution is significantly higher in years with long lasting but mild (less frost events) cold seasons.

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

Translated Description (Arabic)

التربة، وهنا على وجه التحديد تربة الغابات الحمضية المعرضة لمعدلات عالية من ترسب النيتروجين في الغلاف الجوي، هي مصدر مهم لأكسيد النيتريك الثانوي لغازات الدفيئة (NO). ومع ذلك، نظرًا لأن تقديرات التدفق تستند أساسًا إلى القياسات خلال فترة الغطاء النباتي، فقد يكون هناك عدم يقين في الميزانيات السنوية لانبعاثات ثاني أكسيد النيتروجين نظرًا لأنه نادرًا ما يتم تحديد كمية تدفقات ثاني أكسيد النيتروجين في التربة في الموسم البارد. قمنا هنا بتحليل تدفقات NO للتربة في موسم البرد والمحركات البيئية المحتملة على أساس قاعدة البيانات الأكثر شمولاً حول تدفقات NO للتربة الحرجية التي تم الحصول عليها في غابة Höglwald، ألمانيا، والتي تمتد من عام 1994 إلى عام 2010. في المتوسط، ساهم موسم البرد (متوسط درجة حرارة الهواء اليومية أقل من 3 درجات مئوية) في 22 ٪ من ميزانية NO السنوية للتربة، متفاوتة من 13 ٪ إلى 41 ٪ بين مواسم البرد الفردية. كانت درجة الحرارة هي العامل المتحكم الرئيسي في عدم وجود تدفقات لموسم البرد، في حين أنه خلال دورات ذوبان الجليد، لم يحدد توافر رطوبة التربة أي معدلات انبعاث. اعتمدت أهمية تدفقات تربة الموسم البارد NO للتدفقات السنوية NO بشكل إيجابي على طول موسم البرد، لكنها استجابت بشكل سلبي لأحداث الصقيع. لم يؤثر الغطاء الثلجي بشكل كبير على التربة في موسم البرد بدون تدفقات. يرتبط عدم وجود تدفقات في الموسم البارد بشكل كبير بانبعاثات ثاني أكسيد الكربون في التربة في الموسم البارد. خلال فترات ذوبان الجليد، لوحظت ارتباطات إيجابية قوية بين تدفقات أكسيد النيتروز وأكسيد النيتروز، على الرغم من أن تحفيز تدفقات أكسيد النيتروز عن طريق ذوبان الجليد كان أقل وضوحًا بكثير مقارنة بأكسيد النيتروز. باستثناء فترات ذوبان الجليد، لم تتجاوز تدفقات أكسيد النيتروز بشكل كبير تلك الخاصة بأكسيد النيتروز خلال فترة موسم البرد. نستنتج أنه في النظم الإيكولوجية للغابات المعتدلة في الموسم البارد، لا يمكن لانبعاثات NO أن تساهم بشكل كبير في الميزانية السنوية NO وهذه المساهمة أعلى بكثير في السنوات التي تكون فيها مواسم البرد طويلة الأمد ولكن معتدلة (أحداث أقل صقيعًا).

Translated Description (French)

Les sols, et ici spécifiquement les sols forestiers acides exposés à des taux élevés de dépôts d'azote atmosphérique, sont une source importante d'oxyde nitrique (NO), un gaz à effet de serre secondaire. Cependant, comme les estimations des flux sont principalement basées sur des mesures pendant la période de végétation, les budgets annuels d'émissions de NO peuvent être incertains car les flux de NO dans le sol en saison froide ont rarement été quantifiés. Ici, nous avons analysé les flux de NO du sol pendant la saison froide et les facteurs environnementaux potentiels sur la base de la base de données la plus complète sur les flux de NO du sol forestier obtenue à la forêt de Höglwald, en Allemagne, couvrant les années 1994 à 2010. En moyenne, la saison froide (température moyenne quotidienne de l'air <3 °C) a contribué à 22 % du budget annuel de NO du sol, variant de 13 % à 41 % entre les saisons froides individuelles. La température était le principal facteur de contrôle des flux de NO pendant la saison froide, tandis que pendant les cycles de gel-dégel, la disponibilité de l'humidité du sol déterminait les taux d'émission de NO. L'importance des flux de NO du sol pendant la saison froide pour les flux annuels de NO dépendait positivement de la durée de la saison froide, mais réagissait négativement aux événements de gel. La couverture neigeuse n'a pas affecté de manière significative les flux de NO du sol pendant la saison froide. Saison froide Les flux de NO sont significativement corrélés avec les émissions de dioxyde de carbone (CO2) du sol pendant la saison froide. Pendant les périodes de gel-dégel, de fortes corrélations positives entre les flux de NO et de N2O ont été observées, bien que la stimulation des flux de NO par le gel-dégel soit beaucoup moins prononcée par rapport au N2O. Sauf pour les périodes de gel-dégel, aucun flux n'a dépassé de manière significative ceux du N2O pendant la période de la saison froide. Nous concluons que dans les écosystèmes forestiers tempérés, la saison froide, les émissions de NO peuvent contribuer de manière substantielle au budget annuel de NO et que cette contribution est significativement plus élevée les années où les saisons froides sont longues mais douces (moins de gelées).

Translated Description (Spanish)

Los suelos, y aquí específicamente los suelos forestales ácidos expuestos a altas tasas de deposición de nitrógeno atmosférico, son una fuente importante de óxido nítrico (NO), un gas secundario de efecto invernadero. Sin embargo, como las estimaciones de flujo se basan principalmente en mediciones durante el período de vegetación, los presupuestos anuales de emisiones de NO pueden mantener la incertidumbre, ya que rara vez se han cuantificado los flujos de NO del suelo en la estación fría. Aquí analizamos los flujos de NO suelo de la estación fría y los posibles impulsores ambientales sobre la base de la base de datos más extensa sobre flujos de NO suelo forestal obtenida en el Bosque de Höglwald, Alemania, que abarca los años 1994 a 2010. En promedio, la estación fría (temperatura media diaria del aire <3 ° C) contribuyó al 22% del presupuesto anual de NO del suelo, variando del 13% al 41% entre las estaciones frías individuales. La temperatura fue el principal factor de control de los flujos de NO de la estación fría, mientras que durante los ciclos de congelación-descongelación la disponibilidad de humedad del suelo determinó las tasas de emisión de NO. La importancia de los flujos de NO del suelo de la estación fría para los flujos anuales de NO dependió positivamente de la duración de la estación fría, pero respondió negativamente a los eventos de heladas. La cubierta de nieve no afectó significativamente los flujos de NO suelo de la estación fría. Estación fría Los flujos de NO se correlacionaron significativamente con las emisiones de dióxido de carbono (CO2) del suelo en la estación fría. Durante los períodos de congelación-descongelación se observaron fuertes correlaciones positivas entre los flujos de NO y N2O, aunque la estimulación de los flujos de NO por congelación-descongelación fue mucho menos pronunciada en comparación con N2O. A excepción de los periodos de congelación-descongelación, los flujos NO superaron significativamente los de N2O durante el periodo de la estación fría. Concluimos que en la estación fría de los ecosistemas forestales templados, las emisiones de NO pueden contribuir sustancialmente al presupuesto anual de NO y esta contribución es significativamente mayor en años con estaciones frías de larga duración pero leves (menos eventos de heladas).

Files

pdf.pdf

Files (11.9 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
md5:44135576707c818eecee4d3a111d570b
11.9 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
عدم تدفق التربة في الموسم البارد من غابة معتدلة: الدوافع والمساهمة في الميزانيات السنوية
Translated title (French)
Saison froide sol NO fluxes from a temperate forest : drivers and contribution to annual budgets
Translated title (Spanish)
Suelo de estación fría sin flujos de un bosque templado: impulsores y contribución a los presupuestos anuales

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2554906258
DOI
10.1088/1748-9326/11/11/114012

Is supplement to
https://openalex.org/W89532279 (Other)
https://openalex.org/W4312912007 (Other)
https://openalex.org/W4256084074 (Other)
https://openalex.org/W3214525335 (Other)
https://openalex.org/W306990081 (Other)
https://openalex.org/W3016994872 (Other)
https://openalex.org/W2383431679 (Other)
https://openalex.org/W2373999723 (Other)
https://openalex.org/W2353518945 (Other)
https://openalex.org/W2048863713 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Kenya

References

  • https://openalex.org/W1465027011
  • https://openalex.org/W1485485949
  • https://openalex.org/W1583124424
  • https://openalex.org/W1608212791
  • https://openalex.org/W167651521
  • https://openalex.org/W1969717743
  • https://openalex.org/W1975321671
  • https://openalex.org/W1977856249
  • https://openalex.org/W1977859942
  • https://openalex.org/W1992181160
  • https://openalex.org/W1999906950
  • https://openalex.org/W2005951342
  • https://openalex.org/W2008637177
  • https://openalex.org/W2011168185
  • https://openalex.org/W2025250575
  • https://openalex.org/W2030515839
  • https://openalex.org/W2034235768
  • https://openalex.org/W2035616341
  • https://openalex.org/W2047318482
  • https://openalex.org/W2055057173
  • https://openalex.org/W2055919454
  • https://openalex.org/W2056007219
  • https://openalex.org/W2059210052
  • https://openalex.org/W2079467271
  • https://openalex.org/W2091985754
  • https://openalex.org/W2092787583
  • https://openalex.org/W2100035211
  • https://openalex.org/W2103752635
  • https://openalex.org/W2109730769
  • https://openalex.org/W2121826048
  • https://openalex.org/W2128167768
  • https://openalex.org/W2137463844
  • https://openalex.org/W2141975336
  • https://openalex.org/W2142284063
  • https://openalex.org/W2160770190
  • https://openalex.org/W2162317811
  • https://openalex.org/W2174859359
  • https://openalex.org/W2277327718
  • https://openalex.org/W2319066770
  • https://openalex.org/W2319686951
  • https://openalex.org/W2393717762
  • https://openalex.org/W2523386833
  • https://openalex.org/W366392033
  • https://openalex.org/W4211255861
  • https://openalex.org/W4248068614
  • https://openalex.org/W4252192328
  • https://openalex.org/W438260989