Ann. For. Sci. 62 (2005) 873-880
DOI: 10.1051/forest:2005078

Carbon stock changes in a peaty gley soil profile after afforestation with Sitka spruce (Picea sitchensis)

Argyro Zerva and Maurizio Mencuccini

School of GeoSciences (IERM), Edinburgh University, Darwin Building, Mayfield Rd, Edinburgh EH9 3JU, United Kingdom

(Received 13 April 2004; accepted 16 February 2005; published online 15 December 2005)

Abstract - We investigated the changes of carbon (C_org) stocks in the litter (O_L), organic (O_H) and mineral (A) layer after afforestation and at different stages after clearfelling of the first rotation, in a forest chronosequence of Sitka spruce (Picea sitchensis) on peaty gley soil, in Harwood Forest (N.E. England). The sites chosen were: unplanted natural grassland, 40-yr-old first rotation, 18 months-old clearfelled, and 12, 20 and a 30 yr-old second rotation. A further comparison was carried out in three 40-yr-old stands between unplanted stripes of land (rides) and adjacent forest. Measurements of soil C_org were conducted with two methods, i.e., weight loss on ignition (L.O.I.) and dry combustion by C/N analysis. The results from two methods were linearly related. Afforestation changed both the total amounts and the distribution of the C_org stocks from the unplanted natural grassland. The total stocks of C_org decreased during first rotation and increased during second rotation to values similar to those found in the unplanted grassland. The vertical distribution of C_org also changed, with proportionally more carbon stored in the O_L and inside the A layer and less in the organic layer after afforestation and two rotations.

Résumé - Changement des stocks de carbone dans le profil des sols tourbeux à gley après boisement avec l'épicéa de Sitka (Picea sitchensis (Bong.) Carr). Les variations de stocks de carbone (C_org) dans la litière (O_L), dans l'horizon organique (O_H) et l'horizon minéral (A) ont été étudiées après boisement et à différents stades après coupe rase de la première rotation, dans une chronoséquence forestière de l'Epicéa de Sitka (Picea sitchensis) sur des sols tourbeux à gley en Forêt d'Hardwood (N.E. Angleterre). Les sites choisis étaient les suivants : prairie naturelle, première rotation âgée de 40 ans, coupe rase depuis 18 mois, et 12, 20 et 30 ans de deuxième rotation. Une comparaison supplémentaire a été faite dans trois peuplements âgés de 40 ans entre des bandes de terre non plantées et dans une forêt adjacente. Les mesures de C_org ont été menées en utilisant deux méthodes : pertes de poids par ignition (L.O.I.) et combustion sèche par analyse du C/N. Les résultats des deux méthodes étaient linéairement liés. Le boisement change à la fois l'importance et la distribution des stocks de C_org des prairies naturelles. Les stocks totaux de C_org décroissent pendant la première rotation et s'accroissent pendant la seconde rotation vers des valeurs similaires à celles trouvées dans les prairies non plantées. La distribution verticale de C_org change aussi avec proportionnellement plus de carbone stocké dans la litière (OL) et dans l'horizon A et moins dans l'horizon organique après le boisement et deux rotations.

Key words: soil carbon stocks / bulk density / C concentration / Sitka spruce / forest management / peaty gley soil

Mots clés : stocks de carbone dans le sol / densité volumique / concentration en C / épicéa de Sitka / aménagement forestier / sol tourbeux à gley

Corresponding author: Maurizio Mencuccini m.mencuccini@ed.ac.uk

© INRA, EDP Sciences 2005