Belowground biomass dynamics in the Carbon Budget Model of the Canadian Forest Sector: recent improvements and implications for the estimation of NPP and NEP Zhong Li, Werner A. Kurz, Michael J. Apps, and Sarah J. Beukema Abstract: In the Carbon Budget Model of the Canadian Forest Sector (CBM-CFS2), root biomass and dynamics are estimated using regression equations based on the literature. A recent analysis showed that some of these equations might overestimate belowground net primary production (NPP B ). The objectives of this study were to update the com- pilation of root biomass and turnover data, to recalculate the regression equations and to evaluate the impact of the new equations on CBM-CFS2 estimates of net primary production (NPP) and net ecosystem production (NEP). We up- dated all equations based on 635 pairs of aboveground and belowground data compiled from published studies in the cold temperate and boreal forests. The new parameter for the equation to predict total root biomass for softwood spe- cies changed only slightly, but the changes for hardwood species were statistically significant. A new equation form, which improved the accuracy and biological interpretation, was used to predict fine root biomass as a proportion of to- tal root biomass. The annual rate of fine root turnover was currently estimated to be 0.641 of fine root biomass. A comparison of NPP estimates from CBM-CFS2 with results from field measurements, empirical calculations and mod- eling indicated that the new root equations predicted reasonable NPP B values. The changes to the root equations had little effect on NEP estimates. Résumé : Dans le modèle du bilan de carbone du secteur canadien des forêts (CBM-CFS2), la biomasse racinaire et sa dynamique sont estimées à l’aide d’équations de régression basées sur la littérature. Une analyse récente a montré que quelques-unes de ces équations pourraient surestimer la productivité primaire nette souterraine (PPN S ). Cette étude avait pour objectif d’actualiser la compilation des données de biomasse et des données de renouvellement des racines pour recalculer les équations de régression et pour évaluer l’impact des nouvelles équations sur les estimés de producti- vité primaire nette (PPN) et de productivité nette de l’écosystème (PNE) obtenus avec le modèle CBM-CFS2. Nous avons actualisé toutes les équations sur la base de 635 paires de données sur les composantes aérienne et souterraine recueillies à partir d’études publiées sur les forêts tempérées froides et boréales. Le nouveau paramètre de l’équation utilisée pour prédire la biomasse racinaire totale des espèces résineuses a seulement faiblement changé alors que les changements pour les espèces feuillues étaient statistiquement significatifs. Une nouvelle forme d’équation, qui amé- liore la précision et l’interprétation biologique, a été utilisée pour prédire la biomasse des racines fines à partir d’une proportion de la biomasse racinaire totale. Le taux annuel de renouvellement des racines fines est actuellement estimé à 0,641 de la biomasse des racines fines. Une comparaison entre des estimés de PPN obtenus avec le CBM-CFS2 et les résultats de mesures sur le terrain, de calculs empiriques et de modélisation montrent que les nouvelles équations raci- naires prédisent des valeurs réalistes de PPN S . Les changements effectués aux équations racinaires ont peu d’effet sur les estimés de PNE. [Traduit par la Rédaction] Li et al. 136 Introduction Modeling is an important approach in the study of carbon cycling in forest ecosystems, but model development has long been hampered by limited quantitative description of the dynamics of belowground biomass. Most existing tech- niques to measure fine root biomass and production are la- bor intensive and controversial (Vogt et al. 1998), and this has resulted in a scarcity of accurate estimates on roots rela- tive to the aboveground components. Various methods, both direct and indirect, have been used to measure fine root bio- mass and production, but no one technique has been ac- cepted universally as the best (Vogt et al. 1998). The Can. J. For. Res. 33: 126–136 (2003) doi: 10.1139/X02-165 © 2002 NRC Canada 126 Received 4 March 2002. Accepted 24 October 2002. Published on the NRC Research Press Web site at http://cjfr.nrc.ca on 23 December 2002. Z. Li. 1 Natural Resources Canada, Canadian Forest Service, Northern Forestry Centre, 5320-122 Street, Edmonton, AB T6H 3S5, Canada. W.A. Kurz and M.J. Apps. Natural Resources Canada, Canadian Forest Service, Pacific Forestry Centre, 506 West Burnside Road, Victoria, BC V8Z 1M5, Canada. S.J. Beukema. ESSA Technologies Ltd., 1765 West 8th Avenue, Vancouver, BC V6J 5C6, Canada. 1 Corresponding author (e-mail: zli@nrcan.gc.ca).