Radial variations in cation exchange capacity and base saturation rate in the wood of pedunculate oak and European beech

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Abstract:

In a mixed forest stand on an ochreous brown earth in the Belgian Ardennes, pedunculate oak (Quercus robur L.) and European beech (Fagus sylvatica L.) have outwardly decreasing cation concentration profiles in wood. To test if these profiles can be ascribed to endogenous factors or to decreased availability of cations in the soil, radial profiles of water-soluble, exchangeable, and total cations and of cation exchange capacity (CEC) of wood were determined. In both species, 75% of K is in the water-soluble form so is of little use for dendrochemical monitoring. About 80% of Mg is adsorbed on wood exchange sites. For Ca, 30 (beech) to 60% (oak) of total content cannot be extracted by SrCl2 and is, thus, relatively immobile in wood. Wood CEC decreases from pith to bark in European beech and from pith to outer heartwood in pedunculate oak. Decreasing profiles of exchangeable Ca and Mg in pedunculate oak and exchangeable Ca in European beech are strongly constrained by CEC and, thus, are not related to environmental change. Base cation saturation rate shows no consistent radial change in either species. European beech maintained much higher base cation saturation rate than pedunculate oak, although both species had similar CEC. In conclusion, the results do not provide convincing evidence for a significant change in nutritional status of pedunculate oak and European beech in the Belgian Ardennes due to atmospheric pollution.

Dans un peuplement forestier mélangé croissant sur sol brun ocreux dans le massif ardennais belge, le chêne pédonculé (Quercus robur L.) et le hêtre commun (Fagus sylvatica L.) présentent une décroissance radiale de leurs teneurs en éléments minéraux, des cernes d'accroissement les plus internes vers les plus externes. Afin de tester si ces profils dendrochimiques peuvent être attribués à des facteurs endogènes ou à une diminution de la disponibilité des cations du sol, les profils radiaux des cations hydrosolubles, échangeables et totaux, ainsi que la capacité d'échange cationique (CEC) du bois ont été analysés. Chez les deux espèces, 75 % du K est sous la forme hydrosoluble et donc de peu d'utilité pour la surveillance dendrochimique. Environ 80 % du Mg est adsorbé sur les sites d'échange du bois. En ce qui concerne le Ca, 30-60 % de la forme totale (respectivement pour le hêtre et le chêne) n'est pas extractible par SrCl2 et est donc peu mobile dans le bois. La CEC du bois décroît de la moelle vers l'écorce chez le hêtre et de la moelle au bois de cœur externe chez le chêne. Les profils décroissants du Ca et du Mg échangeables chez le chêne et du Ca échangeable chez le hêtre sont essentiellement liés à l'évolution radiale de la CEC et ne sont donc pas déterminés par des modifications environnementales. Aucune modification substantielle de la distribution radiale des taux de saturation en cations basiques n'est mise en évidence. À CEC similaires, le hêtre montre néanmoins un taux de saturation plus élevé que le chêne. En conclusion, les résultats n'apportent pas de preuve convaincante d'une modification du statut nutritionnel du chêne et du hêtre dans les sols acides de l'Ardennne belge sous l'action de la pollution atmosphérique.

Document Type: Research Article

Publication date: October 1, 2002

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