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Issue
Ann. For. Sci.
Volume 62, Number 7, November 2005
Page(s) 659 - 668
DOI http://dx.doi.org/10.1051/forest:2005073
Ann. For. Sci. 62 (2005) 659-668
DOI: 10.1051/forest:2005073

Conversion of a natural broad-leafed evergreen forest into pure plantation forests in a subtropical area: Effects on carbon storage

Guang-Shui Chena, Yu-Sheng Yanga, Jin-Sheng Xieb, Jian-Fen Guoa, Ren Gaoa and Wei Qiana

a  Department of Geography Sciences, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China
b  Department of Forestry, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China

(Received 14 February 2005; accepted 27 June 2005)

Abstract - For the last several decades, native broad-leafed forests in many areas of south China have been converted into plantations of more productive forest species for timber use. This paper presents a case study examining how this forest conversion affects ecosystem carbon storage by comparing 33 year-old plantations of two coniferous trees, Chinese fir (Cunninghamia lanceolata, CF) and Fokienia hodginsii (FH) and two broadleaved trees, Ormosia xylocarpa (OX) and Castanopsis kawakamii (CK), with an adjacent relict natural forest of Castanopsis kawakamii (NF, ~ 150 year old) in Sanming, Fujian, China. Overall estimates of total ecosystem carbon pools ranged from a maximum of 399.1 Mg ha-1 in the NF to a minimum of 210.6 Mg ha-1 in the FH. The combined tree carbon pool was at a maximum in the NF where it contributed 64% of the total ecosystem pool, while the OX had the lowest contribution by trees at only 49%. Differences were also observed for the carbon pools of undergrowth, forest floor and standing dead wood, but that these pools together represent at the most 5% of the ecosystem C stock. Total C storage in the surface 100 cm soils ranged from 123.9 Mg ha-1 in the NF to 102.3 Mg ha-1 in the FH. Significant differences (P < 0.01) in SOC concentrations and storage between native forest and the plantations were limited to the surface soils (0-10 cm and 10-20 cm), while no significant difference was found among the plantations at any soil depth (P > 0.05). Annual aboveground litterfall C ranged from 4.51 Mg ha-1 in the CK to 2.15 Mg ha-1 in the CF, and annual belowground litterfall (root mortality) C ranged from 4.35 Mg ha-1 in the NF to 1.25 Mg ha-1 in the CF. When the NF was converted into tree plantations, the vegetation C pool (tree plus undergrowth) was reduced by 27-59%, and the detritus C pool (forest floor, standing dead wood, and soils) reduced by 20-25%, respectively. These differences between the NF and the plantations may be attributed to a combination of factors including more diverse species communities, more C store types, higher quantity and better quality of above- and belowground litter materials under the NF than under the plantations and site disturbance during the establishment of plantations.


Résumé - Conversion d'une forêt naturelle feuillue en plantations forestières pures en zone subtropicale : effets sur le stockage de carbone. Dans les dernières décades, dans beaucoup de zones de la Chine du Sud, des forêts feuillues naturelles ont été transformées en plantations plus productives en bois. Cet article présente une étude de cas examinant comment cette conversion forestière affecte le stockage de carbone dans l'écosystème. L'étude compare des plantations âgées de 33 ans de deux conifères, Cunninghamia lanceolata (CF) et Fokienia hodginsii (FH) et deux feuillus, Ormosia xylocarpa (OX) et Castanopsis kawakamii (CK) avec une forêt naturelle relictuelle adjacente de Castanopsis kawakamii (NF), âgée d'environ 150 ans, à Sanming, Fujian en Chine. Une estimation générale des pools totaux de carbone permet de les classer depuis un maximum 399.1 Mg ha-1 pour NF jusqu'à un minimum de 210.6 Mg ha-1 pour FH. Le pool de carbone des arbres était maximum pour NF où il contribue pour 64 % dans le pool total de carbone de l'écosystème, alors que OX présente la contribution des arbres la plus faible, seulement 49 % Des différences ont aussi été observées pour les pools de carbone du sous-bois, de la couverture du sol et des bois morts sur pied, mais ensemble ces pools représentent au maximum 5 % du stock total de carbone de l'écosystème. Le stockage de C dans les 100 cm de sol variait de 123.9 Mg-1 pour NF à 102.3 Mg ha-1 pour FH. Les différences significatives (P < 0,01) dans les concentrations en SOC (carbone organique du sol) et en stockage, entre forêt naturelle et plantations, étaient limitées à la surface du sol (0-10 cm et 10-20 cm), tandis qu'il n'a pas été trouvé de différences significatives parmi les plantations quelle que soit la profondeur de sol (P > 0,05). La chute annuelle de litière au-dessus du sol variait de 4.51 Mg ha-1 pour CK 0 2.15 mg ha-1 pour CF. La litière annuelle souterraine (mortalité racinaire) variait de 4.35 Mg ha-1 pour NF 0 1.25 mg ha-1 pour CF. Lorsque NF a été transformé en plantations, le pool de carbone de la végétation (arbres + sous-bois) a été réduit de 27 % à 59 % et le pool de carbone de détritus (couverture du sol, arbres morts sur pied, et sols) a été réduit de 20 à 25 % respectivement. Ces différentes entre NF et les plantations peuvent être attribuées à une combinaison de facteurs comprenant davantage de communautés d'espèces, davantage de types de stockage, une quantité plus grande et une meilleure qualité des litières aériennes et souterraines pour NF que pour les plantations et aux perturbations des terrains au moment de la mise en place des plantations.


Key words: carbon storage / carbon input / natural forest / monoculture plantation

Mots clés : stockage de carbone / apport de carbone / forêt naturelle / monoculture en plantation

Corresponding author: Yu-Sheng Yang geoyys@fjnu.edu.cn

© INRA, EDP Sciences 2005