Relationships between net nitrogen mineralization, properties of the forest floor and mineral soil, and wood production in Pinus radiata plantations

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Abstract:

We examined the relationship between net nitrogen (N) mineralization (subsequently termed N mineralization) in the forest floor and mineral soil (0–0.15 m) of 20 Pinus radiata D. Don plantations ranging in age from 23 to 59 years, how mineralization was influenced by soil properties, and its relationship to wood production. Forest floor properties had a narrower relative range than the same set of mineral soil properties. Total N in the litter layer was 5.0–9.5 g·kg–1 compared with 0.23–2.53 g·kg–1 in mineral soil. Laboratory rates of net N mineralization ranged between 1.1 and 9.7 mg·kg–1·day–1 in forest floor and between 0.02 and 0.53 mg·kg–1·day–1 in mineral soil. The range in litter lignin (35.3–48.0%) was especially narrow, despite the large range in stand productivity. Nitrogen mineralized in the forest floor was not correlated with any of the measured forest floor or mineral soil properties. Nitrogen mineralized per unit mineral soil N (ksn) was negatively correlated with the mineral soil N to organic phosphorus ratio (N/Po) (r2 = 0.82). In mineral soil a relationship combining N/Po and total N concentration explained 90% of the variation in N mineralized. Nitrogen mineralized in the forest floor was correlated with that mineralized in the mineral soil when expressed per unit C or N (r2 = 0.54 or 0.57, respectively). Thus, the quality of organic matter in the forest floor partly reflected the quality of organic matter in the mineral soil with respect to N mineralization. Mineralization in mineral soil dominated the net N available to the stand. For sandy soils, wood production (m3·ha–1·year–1) was correlated with N mineralized in the forest floor + mineral soil (r2 = 0.71). In P. radiata stands growing in southern Australia, rates of wood production per unit N mineralized and per unit rainfall appear to be substantially higher than those of a wide range of natural and planted stands in North America.

Nous avons étudié la relation entre la minéralisation nette de N (subséquemment appelée minéralisation de N) dans la couverture morte et le sol minéral (0–15 cm) dans 20 plantations de Pinus radiata D. Don variant en âge de 23 à 59 ans. De plus, nous avons examiné comment la minéralisation était influencée par les propriétés du sol et ses relations avec la production de bois. Les propriétés de la couverture morte variaient moins que celles du sol minéral. L'azote total dans la couche de litière variait de 5,0 à 9,5 g·kg–1 comparativement à 0,23 à 2,53 g·kg–1 dans le sol minéral. Les taux de minéralisation nette de N en laboratoire ont varié de 1,1 à 9,7 mg·kg–1·jour–1 dans la couverture morte et de 0,02 à 0,53 mg·kg–1·jour–1 dans le sol minéral. La proportion de lignine dans la litière (35,3 à 48,0%) était particulièrement faible en dépit d'une large variation dans la productivité des peuplements. La minéralisation de N dans la couverture morte n'était corrélée avec aucune des propriétés de la couverture morte ou du sol minéral. L'azote minéralisé par unité de N du sol minéral (ksn) était négativement corrélé avec le ratio de l'azote au P organique (N/Po) (r2 = 0,82). Dans le sol minéral, une relation combinant N/Po et la concentration en N total expliquait 90% de la variation de N minéralisé. L'azote minéralisé dans la couverture morte était corrélé avec celui minéralisé dans le sol minéral lorsque exprimé par unité de C ou de N (r2 = 0,54 ou 0,57 respectivement). Alors, la qualité de la matière organique dans la couverture morte reflète en partie la qualité de la matière organique dans le sol minéral en regard de la minéralisation de N. L'azote net disponible pour le peuplement provenait principalement de la minéralisation dans le sol minéral. Pour les sols sableux, la production de bois (m3·ha–1·an–1) était corrélée avec l'azote minéralisé dans la couverture morte + le sol minéral (r2

Document Type: Research Article

Publication date: May 1, 2001

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