Soil respiration measurements in long-term litter manipulation field experiments
Abstract
The long-term meteorological data of the Síkfőkút Project suggest that the forest become warmer and dryer during the last centuries. According to our investigations the annual average temperature of the soil also increased. Results of the litter manipulated model experiment (DIRT – Detritus Input and Removal Treatments) showed that in case of a decreased litter production (as a result of the warming at summer) the average temperature of the forest soil in the upper 10 cm layer will grow with 0.5-1 °C. In the winter period it will decrease approximately with 1 °C. During such warming up period the organic matter decomposition can be enhanced in the warmer soil resulting an increased CO2 release. Indirectly this can further speed up the greenhouse-gas effects. The CO2-C efflux of the soils in our DIRT experiment was showing an increasing tendency at each treatment. Significant changes was recorded at the ”no roots” and “no input” plots, where the aboveground litter and the belowground litter and root-biomass was excluded. According to our measurements in the dry Síkfőkút forest in case of a 2 °C soil temperature increase the soil respiration by 21%.
References
Ács, F., Breuer, H., Tarczay, K. & Drucza, M. (2005): A talaj és az éghajlat közötti kapcsolat modellezése. – Agrokémia és Talajtan 54: 257–274.
Ǻgren, G.I. & Hyvönen, R. (2003): Changes in carbon stores in Swedish forest soils due to increased biomass harvest and increased temperatures analysed with a semi–empirical model. – Forest Ecol. Manage. 174: 25–37
Boone, R.D., Nadelhoffer, K.J., Canary, J.D. & Kaye, J.P. (1998): Roots exert a strong influence on the temperature sensitivity of soil respiration. – Nature 396: 570–572.
Crow, S.E., Sulzman, E.W., Rugh, W.D., Bowden, R.D. & Lajtha, K. (2006): Isotopic analysis of respired CO2 during decomposition of separated soil organic matter pools. – Soil Biol. Biochem. 38: 3279–3291.
Fekete, I., Varga, Cs., Kotroczó, Zs., Krakomperger, Zs. & Tóth, J.A. (2007): The effect of temperature and moisture on enzyme activity in Síkfőkút Site. – Cer. Res. Comm. 35: 381–385.
Grogan, P. (1999): CO2 flux measurement using soda lime: correction for water formed during CO2 adsorption. – Ecology 79: 1467–1468.
Halász, J.L., Chonka, I, Tóth, M.D., Boyko, S. & Balázsy S. (2008): Microorganisms and enzyme activities in soil on the landfill sites in Bereg. – Arch. Agron. Soil Sci. 54: 465–479.
Jakucs, P. (1973): „Síkfőkút Project”. Egy tölgyes ökoszisztéma környezetbiológiai kutatása a bioszféra–program keretén belül. – MTA Biol. Oszt. Közl. 16: 11–25.
Justyák, J. & Szász G. (2001): Az éghajlat, a növényzet, és a talaj övezetes elrendeződése a Földön. – Kossuth Egyetemi Kiadó, Debrecen.
Kotroczó, Zs., Krakomperger, Zs., Koncz, G., Papp, M., Bowden, R.D. & Tóth, J.A. (2007): A Síkfőkúti cseres-tölgyes fafaj összetételének és struktúrájának hosszú-távú változása. – Természetvédelmi Közlem. 13: 93–100.
Kotroczó, Zs., L. Halász, J., Krakomperger, Zs., Fekete, I., D. Tóth, M., Vincze, Gy., Varga, Cs., Balázsy, S. & Tóth, J. A. (2008a): Erdőtalaj szerves-anyag mennyiségének változása avarmanipulációs kísérletek hatására. – Talajvédelem Suppl.: 431–440.
Kotroczó, Zs., Fekete, I., Tóth, J.A., Tóthmérész, B. & Balázsy S. (2008b): Effect of leaf- and root–litter manipulation for carbon-dioxide efflux in forest soil. – Cer. Res. Comm. Suppl. 36: 663–666.
Krakomperger, Zs., Tóth, J.A., Varga, Cs. & Tóthmérész B. (2008): The effect of litter input on soil enzyme activity in an oak forest. – Cer. Res. Comm. Suppl. 36: 323–326.
Lellei-Kovács, E., Kovács-Láng, E., Kalapos, T., Botta-Dukát, Z., Barabás, S. & Beier, C. (2008): Experimental warming does not enhance soil respiration in a semiarid temperate forest-steppe ecosystem. – Comm. Ecol. 9: 29–37.
Mátyás, Cs., Nagy, L. & Ujváriné J. É. (2007): Klimatikus stressz és a fafajok genetikai válaszreakciója az elterjedés szárazsági határán: elemzés és előrejelzés. – In: Mátyás, Cs. & Vig, P. (szerk.): Erdő és klíma V. NYME Sopron, pp. 241–255.
Nadelhoffer, K., Boone, R., Bowden, R.D., Canary, J., Kaye, J., Micks, P., Ricca, A., McDowell, W. & Aitkenhead, J. (2004): The DIRT experiment. – In: Foster, D.R. & Aber, D.J. (eds.) Forests in Time. Yale Univ. Press, Michigan, pp. 301–315.
Raich, J.W., Bowden, R.D. & Steudler, P.A. (1990): Comparison of two static chamber techniques for determining carbon dioxide efflux from forest soils. – Soil Sci. Soc. Am. J. 54: 1754–1757.
Robertson, G.P., Bledsoe, C.S, Coleman, D.C. & Sollins, P. (eds.) (1999): Standard soil methods for long-term ecological research. – Oxford Univ. Press, New York, 461 p.
Somogyi, Z. (2007): A klíma, a klímaváltozás és a fanövekedés néhány összefüggéséről. - In: Mátyás, Cs. & Vig, P. (szerk): Erdő és klíma V. NYME Sopron, pp 281–294
Szalai, S. & Mika, J. (2007): A klímaváltozás és időjárási anomáliák előrejelzése az erdőtakaró szempontjából fontos tényezőkre. – In: Mátyás Cs., Vig P. (szerk): Erdő és Klíma V. NyME, Sopron. pp. 133–144.
Tóth, J.A., Lajtha, K., Kotroczó, Zs., Krakomperger, Zs., Caldwel, B., Bowden, R. D. & Papp, M. (2007): The effect of climate change on soil organic matter decomposition. – Acta Silvatica Lignaria Hung. 3: 75–85.
Varga, Cs., Fekete, I., Kotroczó, Zs., Krakomperger, Zs. & Vincze, Gy. (2008): The Effect of litter on soil organic matter turnover in Síkfőkút site. – Cer. Res. Comm. Suppl. 36: 547–550.
