Prediction of organic carbon content in upland forest soils of Quebec, Canada

Soil organic carbon (C) is an important component of forest carbon pools and should be taken into account in sustainable forest management. However, there is a need to derive indicators for this attribute, as organic C content (Mg·ha^–1) in forest soils is generally not available in Quebec survey data. Thus, we developed models to predict organic C accumulation in the forest floor and in mineral soils of upland forest soils (i.e., with forest floor thickness 30 cm) using soil survey data as input variables. The best-fit model for predicting forest floor organic C content consisted of the explanatory variables forest floor thickness, latitude, and longitude. The model R² was 0.76, and its CV was 28%. The second best-fit model, excluding geographical coordinates, included forest floor thickness and mean growing season precipitation as explanatory variables (R² = 0.71, CV = 29.5%). The model for predicting mineral soil organic C content was composed of two submodels: (i) organic C concentration of a mineral horizon as a function of its colour and (ii) bulk density of that horizon as a function of its estimated C concentration (obtained from the former model). The R² of the model for predicting organic C content in mineral soils was 0.57, and its CV was 29%. The models were used to predict organic C contents in 5547 pedons, dispersed throughout the commercial forest of Quebec and for which basic soil profile description data were available. It was then possible to evaluate and compare mean soil C accumulation in different forest stand types and to construct two maps of soil organic C accumulation in upland forest soils of southern Quebec. The results pointed out that forest floor thickness combined with mineral soil horizon colour, texture class, and pH would be useful sustainable forest management indicators of organic C accumulation in upland forest soils.

Le carbone (C) organique dans le sol est une composante importante des stocks de carbone accumulés dans les écosystèmes forestiers, dont on doit tenir compte en aménagement durable des forêts. Cependant, des indicateurs de cet attribut doivent être développés car les descriptions de profils de sols forestiers au Québec ne renferment généralement pas d'information sur le contenu en C organique (Mg·ha^–1) des sols. Nous avons donc mis au point des modèles de prédiction de la quantité de C organique dans les sols forestiers minéraux (c. à d. dont l'épaisseur de l'humus 30 cm) du Québec à partir de données d'inventaire pédologiques. Pour la couverture morte, le meilleur modèle de prédiction du contenu en C organique comprenait les variables explicatives suivantes : épaisseur de la couverture morte, latitude et longitude. Le R² du modèle était 0,76 et son CV était 28%. Le deuxième meilleur modèle, qui excluait les coordonnées géographiques, incluait comme variables explicatives l'épaisseur de la couverture morte et la précipitation durant la saison de croissance (R² = 0,71; CV = 29,5%). Le modèle de prédiction du contenu en C organique dans les horizons minéraux était composé de deux sous-modèles : (i) celui de la concentration en C organique d'un horizon en fonction principalement de sa couleur et (ii) celui de la densité de ce même horizon en fonction de la concentration en C organique prédite avec le modèle précédent. Le R² du modèle était 0,57 et son CV était 29%. Ces modèles ont été utilisés pour prédire la quantité de C organique dans 5547 pédons répartis à travers la forêt commerciale du Québec. Il a alors été possible d'évaluer et de comparer les stocks de C organique moyens dans les sols pour différents types de peuplements forestiers et de construire deux cartes du contenu en C organique dans les sols forestiers minéraux du Québec. Comme indicateur de l'aménagement forestier durable, l'épaisseur de la couverture morte en combinaison avec la couleur, la classe de texture et le pH des horizons minéraux des sols pourraient être des indicateurs utiles de l'accumulation du C organique dans les sols forestiers.[Traduit par la Rédaction]