Challenging conventional carbon wisdom : a climate driven vegetation shift from spruce to beech may not change the size of the carbon pool in southeast Norwegian forest soils

Abstract

Forest soils represents the largest terrestrial carbon (C) pool and thus play a critical role in the global C cycle. Predicted climate change is expected to change the size of forest soil C pools by driving a shift in vegetation that will fundamentally transform the ecosystem. It is assumed that the nemoral deciduous tree species European beech (Fagus sylvatica L.) will outcompete the boreal coniferous tree species Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) in southeastern Norway. The aim of this study was to investigate differences of C storage in the subsoil between a beech forest, a first-generation spruce forest located on a site of former beech forest, and a second-generation spruce forest. Measurements of C and nitrogen (N) concentration, C/N ratio, amount of fungal biomass and pH were conducted along fine-scaled subsoil profiles. Ergosterol was used as a proxy to estimate fungal biomass. The study showed that concentrations of C, N and free ergosterol, C/N ratio and pH varied significantly with soil depth, and the forests caused significant vertical differences in C, N and free ergosterol concentration with soil depth. However, there was no significant difference in total C storage between the three forests. The findings contradict the conventional and wellestablished assumption that spruce forests soils store more C compared to beech forest soils, and that this may be ascribed to various site conditions.

Skogsjord utgjør de største karbonlagrene i biosfæren på land og spiller dermed en avgjørende rolle i den globale karbonsyklusen. Forventede klimaendringer antas å føre til forandringer i størrelsen på karbonlagrene i skogsjord ved å forårsake en vegetasjonsendring med påfølgende fundamentale økosystemendringer. Det er forventet at europeisk bøk (Fagus sylvatica L.) vil utkonkurrere norsk gran (Picea abies (L.) Karst.) i Vestfold, Norge. Hensikten med denne studien var å undersøke forskjeller i karbonlagring mellom en bøkeskog, en førstegenerasjon granskog som er plantet på et område hvor det tidligere var bøkeskog, og en andregenerasjon granskog. Målinger av C- og nitrogen (N)-konsentrasjon, C/N ratio, mengde soppbiomasse og pH-verdier ble utført langs fin-skalerte dybdeprofiler av mineraljorda. Ergosterol ble brukt som en proxy for å måle soppbiomasse. Studien fant at konsentrasjoner av C, N og fri ergosterol, C/N ratio og pH varierte betydelig med jorddybde, og skogene medførte betydelige vertikale forskjeller i C-, N- og fri ergosterolkonsentasjon med jorddybde. Men det var ingen signifikant forskjell i total karbonlagring mellom skogene. Resultatene av dette studiet skiller seg fra den konvensjonelle og veletablerte antakelsen om at granskog lagrer mer karbon i jorda enn bøkeskog.