Ann. For. Sci. 65 (2008) 601
DOI: 10.1051/forest:2008041

The combined effects of thinning and prescribed fire on carbon and nutrient budgets in a Jeffrey pine forest

Dale.W. Johnson¹, James D. Murphy¹, Roger F. Walker¹, Watkins W. Miller¹, D.W. Glass¹ and Donald E. Todd Jr.<sup>2

1</sup>  Natural Resources and Environmental Science, University of Nevada, Reno, Nevada, 89557, USA
²  Environmental Sciences Division, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, Tennessee, USA

Received 2 January 2008; accepted 30 April 2008; published online 4 September 2008

Abstract - Both burning and harvesting cause carbon and nutrient removals from forest ecosystems, but few studies have addressed the combination of these effects. For a Pinus jeffreyii forest in the Sierra Nevada Mountains of California, we posed the question: what are the relative impacts of thinning and subsequent burning on carbon and nutrient removals? The thinning methods included whole-tree thinning (WT, where all aboveground biomass was removed) cut to length (CTL, where branches and foliage were left on site in a slash mat on top of skid trails) and no harvest (CONT). Total C and nutrient exports with thinning and burning were greater in the WT and CTL than in the CONT treatments. Total C and N removals were approximately equal for the WT and CTL treatments, although harvesting dominated exports in the WT treatment and burning dominated exports in the CTL treatment. Total removals of P, K, Ca, Mg and S were greatest in the WT treatments, where harvesting dominated removals. Comparisons of nutrient removals with ecosystem capital and calculations of potential replenishment by atmospheric deposition suggested that N is the nutrient likely to be most depleted by harvesting and burning treatments.

Résumé - Effets combinés de l'éclaircie et des feux prescrits sur les budgets de carbone et de nutriments. L'un et l'autre, le brûlage et les récoltes, causent un enlèvement important de carbone et de nutriments dans les écosystèmes forestiers, mais peu de travaux se sont attelés à l'étude de la combinaison de ces effets. Pour une forêt de Pinus jeffreyii nous posons la question suivante : quels sont les impacts relatifs d'une éclaircie et d'un brûlage ultérieur sur l'enlèvement du carbone et des nutriments,  dans les Montagnes de la Sierra Nevada en Californie? Les méthodes d'éclaircie comprennent : éclaircie totale des arbres (WT, toute la biomasse au-dessus du sol est enlevée), coupe à la dimension désirée (CTL, branches et feuillage ont été laissés sur site en andains) et pas de récolte (CONT). L'exportation totale de carbone et de nutriments avec éclaircie et brûlage dans les traitements WT et CTL a été plus importante que dans le traitement CONT. Les sommes totales de carbone et d'azote enlevées ont été approximativement les mêmes pour les traitements WT et CTL, bien que la récolte est été prédominante dans les exportations pour le traitement WT et que le brûlage soit prédominant dans les exportations pour le traitement CTL. Le total des enlèvements de P, K, Ca, Mg et S dans le traitement WT a été le plus grand dans les traitements WT où la récolte était plus importante que l'enlèvement. La comparaison des nutriments enlevés par rapport au capital de l'écosystème et le calculs de réapprovisionnement par des apports atmosphériques suggère que l'azote (N) est le nutriment probablement le plus épuisé par les traitements de récolte et de brûlage.

Key words: harvesting / prescribed fire / nutrients / Pinus jeffreyii / Sierra Nevada Mountains

Mots clés : récolte / feux prescrits / nutriments / Pinus jeffreyii / montagnes de la Sierra Nevada

Corresponding author: dwj@cabnr.unr.edu

© INRA, EDP Sciences 2008