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Rates of litter decomposition over 6 years in Canadian forests: influence of litter quality and climate

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Abstract:

The effects of litter quality and climate on decomposition rates of plant tissues were examined using percent mass remaining (MR) data of 10 foliar litter types and 1 wood type during 6 years exposure at 18 upland forest sites across Canada. Litter-quality variables used included initial nutrient contents (N, P, S, K, Ca, Mg) and carbon fractions (determined by proximate analysis and 13C nuclear magnetic resonance spectroscopy). Climate variables used included mean annual temperature; total, summer, and winter precipitation; and potential evaptranspiration. A single-exponential decay model with intercept was fit using the natural logarithm of 0- to 6-year percent MR data (LNMR) for all 198 type by site combinations. Model fit was good for most sites and types (r2 = 0.64–0.98), although poorest for cold sites with low-quality materials. Multiple regression of model slope (Kf) and intercept (A) terms demonstrated the importance of temperature, summer precipitation, and the acid-unhydrolyzable residue to N ratio (AUR/N) (r2 = 0.65) for Kf, and winter precipitation and several litter-quality variables including AUR/N for A (r2 = 0.60). Comparison of observed versus predicted LNMR for the best overall combined models were good (r2 = 0.75–0.80), although showed some bias, likely because of other site- and type-specific factors as predictions using 198 equations accounted for more variance (r2 = 0.95) and showed no bias.

Les effets de la qualité de la litière et du climat sur les taux de décomposition des tissus végétaux ont été examinés en utilisant les données de pourcentage de masse résiduelle (MR) de 10 types de litière foliaire et un type de bois durant 6 ans d'exposition dans 18 sites forestiers mésiques à travers le Canada. Les variables de qualité de litière utilisées incluent les teneurs initiales en nutriments (N, P, S, K, Ca, Mg) et les fractions carbonées (déterminées par analyse approximative et par spectroscopie à résonance magnétique nucléaire 13C). Les variables climatiques utilisées incluent la température annuelle moyenne, les précipitations totale, estivale et hivernale ainsi que le potentiel d évapotranspiration. Un modèle exponentiel simple de décomposition avec un intercept a été ajusté aux données en utilisant le logarithme naturel des données de pourcentage de MR de 0 à 6 ans (LNMR) pour les 198 combinaisons de sites et de litières. Le modèle s'est bien ajusté pour la majorité des sites et des types de litière (r2 = 0,64–0,98), bien que plus faiblement pour les sites les plus froids avec des matériaux de faible qualité. La régression multiple de la pente (Kf) et de l'intercept (A) du modèle a montré l'importance de température, les précipitations estivale et du rapport entre le résidu non hydrolysable à l'acide et N (AUR/N) (r2 = 0,65) dans le cas de Kf ainsi que de les précipitations hivernale et de plusieurs variables de qualité de litière, incluant AUR/N, dans le cas de A (r2 = 0,60). Il y avait une relation étroite (r2 = 0,75–0,80) entre les valeurs observées et prédites de LNMR pour les meilleurs modèles combinés malgré certains biais probablement dus à d'autres facteurs spécifiques au site ou au type de litière étant donné que les prédictions utilisant les 198 équations comptaient pour la majeure partie de la variance (r2 = 0,95) et ne montraient aucun biais.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2002-05-01

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