Exploring the "overflow tap" theory: linking forest soil CO2 fluxes and individual mycorrhizosphere components to photosynthesis

استكشاف نظرية "صنبور الفائض": ربط تدفقات CO2 في تربة الغابات والمكونات الفردية للغلاف الفطري الجذري بالتمثيل الضوئي

Clicks: 420
ID: 28597
2012
Article Quality & Performance Metrics
Overall Quality
Not rated
Combines reader engagement with the AI quality analysis. This article has not been analysed, so there is no overall score — reader engagement is measured and shown alongside.
AI Quality Assessment
Not analyzed
Readership in this journal
Steady

Ranked #3 of 19 articles by views in biogeosciences

Most read Least read

Bar heights use a square-root scale.

Mint this article as an NFT
Not yet minted

Create a permanent, verifiable on-chain record of this article on the Scimatic Network. The NFT is held in your Journament account, and you can withdraw it to your own wallet at any time.

5 SUSD one-off · no wallet required
Abstract
Quantifying soil organic carbon stocks (SOC) and their dynamics accurately is crucial for better predictions of climate change feedbacks within the atmosphere-vegetation-soil system. However, the components, environmental responses and controls of the soil CO2 efflux (Rs) are still unclear and limited by field data availability. The objectives of this study were (1) to quantify the contribution of the various Rs components, specifically its mycorrhizal component, (2) to determine their temporal variability, and (3) to establish their environmental responses and dependence on gross primary productivity (GPP). In a temperate deciduous oak forest in south east England hourly soil and ecosystem CO2 fluxes over four years were measured using automated soil chambers and eddy covariance techniques. Mesh-bag and steel collar soil chamber treatments prevented root or both root and mycorrhizal hyphal in-growth, respectively, to allow separation of heterotrophic (Rh) and autotrophic (Ra) soil CO2 fluxes and the Ra components, roots (Rr) and mycorrhizal hyphae (Rm).

Annual cumulative Rs values were very similar between years (740 ± 43 g C m−2 yr−1) with an average flux of 2.0 ± 0.3 μmol CO2 m−2 s−1, but Rs components varied. On average, annual Rr, Rm and Rh fluxes contributed 38, 18 and 44%, respectively, showing a large Ra contribution (56%) with a considerable Rm component varying seasonally. Soil temperature largely explained the daily variation of Rs (R2 = 0.81), mostly because of strong responses by Rh (R2 = 0.65) and less so for Rr (R2 = 0.41) and Rm (R2 = 0.18). Time series analysis revealed strong daily periodicities for Rs and Rr, whilst Rm was dominated by seasonal (~150 days), and Rh by annual periodicities. Wavelet coherence analysis revealed that Rr and Rm were related to short-term (daily) GPP changes, but for Rm there was a strong relationship with GPP over much longer (weekly to monthly) periods and notably during periods of low Rr. The need to include individual Rs components in C flux models is discussed, in particular, the need to represent the linkage between GPP and Ra components, in addition to temperature responses for each component. The potential consequences of these findings for understanding the limitations for long-term forest C sequestration are highlighted, as GPP via root-derived C including Rm seems to function as a C "overflow tap", with implications on the turnover of SOC.
يُعد التقدير الكمي الدقيق لمخزونات الكربون العضوي في التربة (SOC) وديناميكياتها أمراً بالغ الأهمية لتحسين التنبؤات بالتغذية الراجعة لتغير المناخ ضمن نظام الغلاف الجوي-الغطاء النباتي-التربة. ومع ذلك، لا تزال مكونات تدفق ثاني أكسيد الكربون من التربة (Rs) واستجاباته وضوابطه البيئية غير واضحة ومحدودة بتوفر البيانات الميدانية. تمثلت أهداف هذه الدراسة في: (1) التقدير الكمي لمساهمة مختلف مكونات Rs، وتحديداً المكون الميكوريزي، (2) تحديد تباينها الزمني، و(3) تحديد استجاباتها البيئية ومدى اعتمادها على الإنتاجية الأولية الإجمالية (GPP). في غابة بلوط نفضية معتدلة في جنوب شرق إنجلترا، قِيست تدفقات CO2 الساعية من التربة والنظام البيئي على مدار أربع سنوات باستخدام غرف التربة الآلية وتقنيات التغاير الدوامي. وقد حالت معالجات غرف التربة بالأكياس الشبكية والأطواق الفولاذية دون نمو الجذور أو نمو كل من الجذور والخيوط الفطرية الميكوريزية داخلياً، على التوالي، وذلك لإتاحة فصل تدفقات CO2 التربة التغايرية التغذية (Rh) والذاتية التغذية (Ra)، بالإضافة إلى مكونات Ra: الجذور (Rr) والخيوط الفطرية الميكوريزية (Rm).

كانت القيم التراكمية السنوية لـ Rs متشابهة للغاية بين الأعوام (740 ± 43 g C m−2 yr−1) بمتوسط تدفق قدره 2.0 ± 0.3 μmol CO2 m−2 s−1، إلا أن مكونات Rs تباينت. وفي المتوسط، ساهمت التدفقات السنوية لـ Rr وRm وRh بنسب 38 و18 و44% على التوالي، مما يُظهر مساهمة كبيرة لـ Ra (56%) مع وجود مكون Rm معتبر يتباين موسمياً. وفسرت درجة حرارة التربة التباين اليومي لـ Rs إلى حد كبير (R2 = 0.81)، ويُعزى ذلك أساساً إلى الاستجابات القوية لـ Rh (R2 = 0.65)، وبدرجة أقل لـ Rr (R2 = 0.41) وRm (R2 = 0.18). وأظهر تحليل السلاسل الزمنية دوريات يومية قوية لـ Rs وRr، في حين هيمنت الدوريات الموسمية (~150 يوماً) على Rm، والدوريات السنوية على Rh. كما كشف تحليل الترابط المويجي أن Rr وRm كانا مرتبطين بالتغيرات قصيرة المدى (اليومية) في GPP، ولكن بالنسبة لـ Rm، وُجدت علاقة قوية مع GPP على فترات أطول بكثير (أسبوعية إلى شهرية)، ولا سيما خلال فترات انخفاض Rr. وتتم مناقشة الحاجة إلى إدراج مكونات Rs الفردية في نماذج تدفق الكربون، وبخاص
Reference Key
heinemeyer2012exploringbiogeosciences Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors Heinemeyer, A.;Wilkinson, M.;Vargas, R.;Subke, J.-A.;Casella, E.;Morison, J. I. L.;Ineson, P.;
Journal biogeosciences
Year 2012
DOI
DOI not found
URL
Keywords Keywords not found

Citations

No citations found. To add a citation, contact the admin at info@scimatic.org

No comments yet. Be the first to comment on this article.