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The effects of gaps and liming on forest floor decomposition and soil C and N dynamics in a Fagus sylvatica forest

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Abstract:

Despite the importance of gaps in the dynamics and management of many forest types, very little is known about the medium- to long-term soil C and N dynamics associated with this disturbance. This study was designed to test the hypothesis that gap creation and lime application, a routine measure in many European forests to ameliorate soil acidity, lead to accelerated litter decomposition and thus a reduction in the forest floor and soil C and N pools. Four gaps were created in 1989 in a mature European beech (Fagus sylvatica L.) forest on acid soil with a moder humus, and lime (3 t dolomite·ha–1) was applied to two of these and surrounding areas. Litter and fine-root decomposition was measured in 1992–1993 and 1996–1998 using litterbags. Forest floor (L, F, and H layers) and mineral soil (0–40 cm) C and N pools were determined in 1989 and 1997. Eight years following silvicultural treatments, there was no change in C and N over the entire forest soil profile including forest floor. Reductions in the F and H layers in limed gaps were compensated for by increases in soil C and N in the surface (0–10 cm) mineral soil. Decomposition of F litter was significantly accelerated in limed gaps, leading to the development of a mull–moder, whereas gap creation alone had no effect on mass loss of F material in litterbags. Gap size disturbances in this acid beech forest appear to have minimal influences on soil C and N stocks. However, when combined with liming, changes in the humus form and vertical distribution of soil C and N may occur.

En dépit de l'importance des trouées dans la dynamique et l'aménagement de plusieurs types de forêts, très peu est connu sur la dynamique à moyen et long termes de C et N associée à cette perturbation. L'étude a été conçue pour vérifier l'hypothèse voulant que la création de trouées et l'application de chaux, une intervention routinière dans plusieurs forêts européennes afin de diminuer l'acidité du sol, se traduisent par une décomposition accélérée de la litière et, en conséquence, une réduction de la couverture morte ainsi que des pools de C et N. Quatre trouées ont été créées en 1989 dans une forêt mature de hêtre commun (Fagus sylvatica L.) sur sol acide avec un humus moder et la chaux dolomitique (3 t·ha–1) a été appliquée dans deux de ces trouées ainsi que dans les aires environnantes. À l'aide de sachets à litière, la décomposition de la litière et des racines fines a été mesurée en 1992–1993 et en 1996–1998. Les pools de C et N ont été mesurés dans la couverture morte (L, F et H) et dans le sol minéral (0–40 cm) en 1989 et 1997. Huit ans après les traitements sylvicoles, il n'y avait pas de changement dans les pools de C et N si on considère l'ensemble du profil de sol, incluant la couverture morte. Les réductions dans les couches F et H dans les trouées chaulées ont été compensées par des accroissements de C et N dans les premiers 10 cm du sol minéral. La décomposition de la litière F a été significativement accélérée dans les trouées chaulées, entraînant le développement d'un humus de type mull–moder tandis que la création de trouées seule n'a pas eu d'effet sur la perte de masse du matériel de l'horizon F dans les sachets à litière. Les perturbations créées par les trouées dans cette forêt acide de hêtre semblent avoir des influences minimes sur les stocks de C et N du sol. Toutefois, lorsque les trouées sont combinées avec le chaulage, des changements dans la forme d'humus et la distribution verticale de C et N peuvent apparaître.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: March 1, 2004

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