Impact of European Beech Forest Diversification on Soil Organic Carbon and Total Nitrogen Stocks–A Meta-Analysis

Drought-sensitive European beech forests are increasingly challenged by climate change. Admixing other, preferably more deep-rooting, tree species has been proposed to increase the resilience of beech forests to drought. This diversification of beech forests might also affect soil organic carbon (SOC) and total nitrogen (TN) stocks that are relevant for a wide range of soil functions and ecosystem services, such as water and nutrient retention, filter functions and erosion control. Since information of these effects is scattered, our aim was to synthesize results from studies that compared SOC/TN stocks of beech monocultures with those of beech stands mixed with other tree species as well as monocultures of other tree species. We conducted a meta-analysis including 38 studies with 203, 220, and 160 observations for forest floor (i.e., the organic surface layer), mineral soil (0.5 m depth) and the total soil profile, respectively. Monoculture conifer stands had higher SOC stocks compared to monoculture beech in general, especially in the forest floor (up to 200% in larch forests). In contrast, other broadleaved tree species (oak, ash, lime, maple, hornbeam) showed lower SOC stocks in the forest floor compared to beech, with little impact on total SOC stocks. Comparing mixed beech-conifer stands (average mixing ratio with regard to number of trees 50:50) with beech monocultures revealed significantly higher total SOC stocks of around 9% and a smaller increase in TN stocks of around 4%. This equaled a SOC accrual of 0.1 Mg ha$^{-1}$ yr$^{-1}$. In contrast, mixed beech-broadleaved stands did not show significant differences in total SOC stocks. Conifer admixture effects on beech forest SOC were of additive nature. Admixing other tree species to beech monoculture stands was most effective to increase SOC stocks on low carbon soils with a sandy texture and nitrogen limitation (i.e., a high C/N ratio and low nitrogen deposition). We conclude that, with targeted admixture measures of coniferous species, an increase in SOC stocks in beech forests can be achieved as part of the necessary adaptation of beech forests to climate change

L’apport des dispositifs de suivi vis-à-vis des enjeux de fonctionnement et de gestion des écosystèmes en relation avec les sols

Face aux incertitudes liées aux changements environnementaux, les réseaux de suivi sont une source de données essentielle pour appréhender l’évolution des écosystèmes. En France, trois réseaux nationaux s’intéressent à l’évolution du sol ou de la forêt en relation avec les sols. Initialement conçus pour suivre l’effet des pollutions atmosphériques sur la santé des forêts, le réseau systématique de suivi des dommages forestiers et le réseau RENECOFOR correspondent aux deux composantes extensive et intensive du monitoring forestier paneuropéen (ICP Forests). Créé plus récemment, le RMQS suit spécifiquement la qualité des sols en étendant le maillage extensif du suivi forestier aux autres usages (cultures, prairies, milieux naturels). Initiatives pionnières et encore jeunes au regard de la vitesse d’évolution des sols et des forêts, ces réseaux ont néanmoins déjà apporté de nombreux résultats originaux et démontré leur potentiel à répondre à des attentes de plus en plus diversifiées

Conséquences de la saison 2021 sur le rendement quantitatif en viticulture wallonne

peer reviewedPassant de 150 ha (pour 36 exploitations) en 2018 à 300 ha (pour 64 exploitations) à la fin de 2021, la surface viticole wallonne (Belgique – figure 1.a) n’a cessé de croître ces dernières années. Cependant, en 2021, les vignobles wallons ont été fortement touchés par le mildiou (Plasmopara viticola) dû à des conditions météorologiques exceptionnellement humides et fraîches. Cette étude montre que les pertes quantitatives ont été hétérogènes entre les vignobles. Cette variabilité est expliquée principalement par le type de cépage, le mode de production et la gestion liée aux maladies

Modeling soil organic carbon dynamics in temperate forests with Yasso07

In a context of global changes, modeling and predicting the dynamics of soil carbon stocks (CSs) in forest ecosystems are vital but challenging. Yasso07 is considered to be one of the most promising models for such a purpose. We examine the accuracy of its prediction of soil carbon dynamics over the whole French metropolitan territory at a decennial timescale. We used data from 101 sites in the RENECOFOR network, which encompasses most of the French temperate forests. These data include (i) the quantity of above-ground litterfall from 1994 to 2008, measured yearly, and (ii) the soil CSs measured twice at an interval of approximately 15 years (once in the early 1990s and around 2010). We used Yasso07 to simulate the annual changes in carbon stocks (ACCs; in tC ha−1 yr−1) for each site and then compared the estimates with actual recorded data. We carried out meta-analyses to reveal the variability in litter biochemistry in different tree organs for conifers and broadleaves. We also performed sensitivity analyses to explore Yasso07's sensitivity to annual litter inputs and model initialization settings. At the national level, the simulated ACCs (+0.00±0.07 tC ha−1 yr−1, mean ± SE) were of the same order of magnitude as the observed ones (+0.34±0.06 tC ha−1 yr−1). However, the correlation between predicted and measured ACCs remained weak (R2<0.1). There was significant overestimation for broadleaved stands and underestimation for coniferous sites. Sensitivity analyses showed that the final estimated CS was strongly affected by settings in the model initialization, including litter and soil carbon quantity and quality and also by simulation length. Carbon quality set with the partial steady-state assumption gave a better fit than the model with the complete steady-state assumption. With Yasso07 as the support model, we showed that there is currently a bottleneck in soil carbon modeling and prediction due to a lack of knowledge or data on soil carbon quality and fine-root quantity in the litter

Exceedance of critical loads and of critical limits impacts tree nutrition across Europe

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La forêt face aux changements climatiques

Les changements climatiques affectent, tantôt positivement, tantôt négativement, les multiples facteurs qui règlent la croissance des forêts. Prédire l’effet résultant n’est pas chose aisée. Nous tentons d’y parvenir en modélisant le fonctionnement des forêts. COMPRENDRE Tout au long de leur vie, les arbres ont besoin de lumière, d’eau et de nutriments pour croître et entretenir leurs tissus. L’accès à ces ressources fait l’objet d’une compétition entre arbres et est également tributaire du climat. Diverses études montrent que l’éclosion des bourgeons à tendance à se produire plus tôt avec le réchauffement climatique. Toutefois, même si la photosynthèse est favorisée par l’allongement de la période de végétation et par la hausse de la concentration en CO2 dans l’atmosphère, la vitalité des arbres pourrait se détériorer suite à des stress hydriques plus intenses lors de vagues de chaleur ou en période de sécheresse. Les effets attendus du changement climatique sont donc mitigés, avec certains aspects positifs et d’autres plus négatifs. Pour une forêt en particulier, il est difficile de prévoir quelle sera la résultante car les changements climatiques affectent un grand nombre de facteurs qui interagissent entre eux et peuvent donner lieu à des rétroactions. Pour parvenir tout de même à prédire l’impact des changements climatiques sur les forêts, des modélisateurs mettent au point des algorithmes synthétisant l’état des connaissances. Depuis 2012, nous développons le modèle HETEROFOR prédisant la croissance des arbres en fonction de leur capacité à acquérir les ressources. La spécificité de notre approche est de considérer les arbres individuellement et de les positionner les uns par rapport aux autres. Ceci nous permet de simuler la dynamique de croissance de peuplements complexes constitués d’arbres de différentes essences et de taille variable. EXPLORER LE CHAMP DES POSSIBLES Le changement climatique est en cours mais son intensité future reste incertaine et dépendra, notamment, de l’éventuelle réussite des stratégies de réduction des émissions de gaz à effet de serre. Actuellement, plusieurs scénarios climatiques sont donc envisageables auxquels s’ajoutent une série de scénarios de gestion des forêts. Grâce à des projections climatiques réalisées à l’échelle du globe et affinées pour la Wallonie par l’IRM, nous pouvons simuler la dynamique forestière pour différents sites d’étude bien documentés et leur appliquer des stratégies de gestion contrastées. ADAPTER LA GESTION L’objectif de ces simulations est de couvrir l’ensemble des évolutions possibles afin d’identifier les modes de gestion les plus appropriés c’est-à-dire ceux qui confèreront une meilleure résilience aux forêts compte tenu des incertitudes environnementales à venir.

Dynamique des litières foliaires en peuplements purs et mélangés de chêne et de hêtre. : Retombées foliaires et premières étapes de la décomposition.

L'objectif de cette thèse est de cerner l'importance relative des différents facteurs qui règlent l'accumulation des litières foliaires dans une forêt hétérogène en s'appuyant sur le cas particulier du chêne sessile, du hêtre et de leur mélange. L'association du chêne et du hêtre est assez fréquente en Europe Centrale et constitue une bonne opportunité d'apporter des éléments de réponse à la question suivante : dans quelle mesure et comment la diversité des espèces arborescentes affecte-t-elle le fonctionnement de l'écosystème forestier ? Dans ce contexte, nous avons décidé d'étudier l'impact de l'association chêne-hêtre sur la fertilité chimique à long terme en comparant le mélange avec les peuplements purs correspondants. Plus spécifiquement, nous nous sommes intéressés aux processus associés à la dynamique des litières foliaires, c'est-à-dire à la chute des feuilles suivie de leur décomposition.En contexte acide, des humus peu épais de type mull ont tendance à se former sous chênaie alors que les humus bruts sont plus fréquents en hêtraie. Dans notre site expérimental situé en Ardenne Occidentale sur sol brun acide, l'accumulation de litière augmente avec la proportion de hêtre dans le peuplement. En l'absence de perturbations majeures, l'accumulation de litière plus grande en hêtraie qu'en chênaie pourrait être due soit à des apports de litière plus importants soit à une décomposition plus lente. En ce qui concerne les apports de litière, la composition spécifique du peuplement n'a pas d'impact sur les quantités annuelles de retombées de litière foliaire. Pour ce qui est de la décomposition, une expérience d'incubation in situ de litières ensachées a montré que la litière foliaire de chêne se décompose environ 1.8 fois plus vite que celle de hêtre, que le mélange intime favorise la décomposition des feuilles de chêne et que les différentes espèces et leur mélange ont peu d'impact sur la décomposition par le biais des conditions du milieu. La composition spécifique de la litière est par conséquent le principal facteur qui influence la décomposition dans une forêt mélangée chêne-hêtre. Afin de prédire la répartition spatiale des litières foliaires en mélange, un modèle de dispersion des feuilles par le vent a donc été élaboré sur base d'une approche balistique. Ce modèle permet de prédire où vont tomber les feuilles à partir de leur hauteur de départ, de leur vitesse de chute et de distributions statistiques de la vitesse et de la direction du vent.(AGRO 3) -- UCL, 200

Spatial and temporal patterns of throughfall volume in a deciduous mixed-species stand

The effects of canopy structure on the spatial and temporal patterns of throughfall (TF) in deciduous mixed-species stands remains poorly documented. TF was collected on a rain event basis in an oak–beech stand, within 12 structural units of contrasting densities (low, LD; high, HD) and species composition (beech, oak, mixture) delimited by three neighbouring trees. A roof was installed at the centre of each unit, and gutters were placed at the periphery of the LD units. Based on selected rain events, a simplified mass balance approach was used to describe water fluxes reaching and leaving the canopy. During the leafed season, the proportions of incident rainfall (RF) collected as TF on the roofs steadily increased with increasing RF up to a RF volume of about 5 mm; for larger RF volumes, TF proportions stabilised around 55% under pure (LD, HD) beech and HD mixture, and around 65% under pure (LD, HD) oak and LD mixture. During the leafless period, TF proportions (on average 60%) were independent of RF but were still affected by local stand characteristics (HD mixture < HD beech < HD oak < LD beech and mixture < LD oak). At canopy saturation, lateral transfers as branch flow (BF) were substantial (35<=(BF/RF)%<=46) in all plots, and were significantly higher in the HD units compared to the LD plots in the leafless period; part of BF falled down as indirect TF before reaching the trunks, except in the HD units during the leafless season where stemflow and BF were similar. A mechanistic numerical model using rainfall partitioning parameters determined in this study allowed to successfully describe real-time throughfall measurements