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Issue
Ann. For. Sci.
Volume 63, Number 5, July-August 2006
Page(s) 477 - 484
DOI http://dx.doi.org/10.1051/forest:2006028
Published online 19 July 2006
Ann. For. Sci. 63 (2006) 477-484
DOI: 10.1051/forest:2006028

Cross-calibration functions for soil CO2 efflux measurement systems

Jérôme Ngaoa, Bernard Longdoza, Dominique Perrinb, Gaëlle Vincentc, Daniel Eprond, Valérie Le Dantece, Kamel Soudanif, Marc Aubinetg, François Willma and André Graniera

a  UMR Écologie et Écophysiologie Forestières, Centre INRA Nancy, 54280 Champenoux, France
b  Unité de Biologie Végétale, Faculté Universitaire des Sciences Agronomiques, 5030 Gembloux, Belgium
c  Laboratoire Biologie et Ecophysiologie, Université de Franche-Comté, 25030 Besançon Cedex, France
d  UMR Écologie et Écophysiologie Forestière, Université Henri Poincaré Nancy 1, 54506 Vandoeuvre-lès-Nancy Cedex, France
e  UMR CESBIO, Équipe Modélisation du Fonctionnement des Écosystèmes, BPI 2801, 31401 Toulouse Cedex 9, France
f  Laboratoire Écologie Systématique Évolution, Département Écophysiologie Végétale, Université Paris-Sud XI, 91405 Orsay Cedex, France
g  Unité de Physique des Biosystèmes, Faculté Universitaire des Sciences Agronomiques, 5030 Gembloux, Belgium

(Received 18 May 2005; accepted 27 January 2006; published online 19 July 2006)

Abstract - Different soil CO2 efflux measurement systems and methodologies were used to estimate the annual soil respiration of different forest sites. To allow comparison between these annual values, this study aimed to cross-calibrate five soil CO2 efflux ( $R_{\rm S})$ closed dynamic chamber systems, and compare the in situ measurement methodologies. We first assessed the impact of the measurement methodology on $R_{\rm S}$ by studying the effects of three parameters: record duration, time lag before starting to record and the mode of chamber-soil contact (use of collars or insertion of the chambers into the soil). Secondly, we directly compared systems with identical methodology during field measurements on three forest sites. We observed a significant influence of the chamber-soil contact mode (no impact of the record duration and duration before starting to record). Measurements obtained by insertion led to significantly higher estimates of $R_{\rm S}$ than those obtained using collars (up to 28%). Our inter-comparison showed that deviations existing between in situ measurements performed with the different systems were partly systematic and could be corrected using simple linear equations. Measurements of pressure difference between the inside and the outside of soil chambers allowed explaining a part of the observed deviations between systems. Finally, we assessed the influence of the cross-calibration equations on annual respiration of two beech forest soils.


Résumé - Fonctions d'inter-calibration pour des systèmes de mesure du flux de CO2 du sol. Différents systèmes et protocoles ont été utilisés pour estimer la respiration annuelle du sol de plusieurs sites forestiers. Afin de comparer ces valeurs annuelles, cette étude avait pour but d'inter-calibrer cinq systèmes de mesure du flux de CO2 du sol ( $R_{\rm S})$ à chambre fermée dynamique, et de comparer in situ les méthodes de mesure. Nous avons évalué dans un premier temps l'impact la méthodologie de mesure sur $R_{\rm S}$ à travers trois paramètres: la durée de mesure, le délai avant de commencer la mesure et le mode de contact chambre-sol (utilisation de colliers ou insertion de la chambre). Dans un second temps, nous avons comparé directement les systèmes au cours de trois campagnes de mesures sur le terrain dans trois sites forestiers. Nous avons trouvé une influence significative du mode de contact chambre-sol, mais pas d'impact des paramètres de mesure. Les mesures obtenues par insertion de la chambre donnent des estimations plus importantes de $R_{\rm S}$ que celles obtenues par utilisation de colliers (jusqu'à 28 %). Notre inter-comparaison a montré que des écarts entre des mesures faites avec les différents systèmes sont partiellement systématiques, et pourraient être corrigés par des équations linéaires simples. Les mesures de différences de pressions entre l'intérieur et l'extérieur de la chambre ont permis d'expliquer en partie les écarts observés. Finalement, l'influence des équations d'intercomparaison sur la respiration annuelle du sol de deux hêtraies est présentée.


Key words: cross calibration / forest ecosystem / measurement system / pressure effect / soil CO2 efflux

Mots clés : écosystème forestier / effet de pression / flux de CO2 du sol / inter-calibration / système de mesure

Corresponding author: longdoz@nancy.inra.fr

© INRA, EDP Sciences 2006