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Is the use of trees with superior growth a threat to soil nutrient availability? A case study with Norway spruce

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The renewed interest in the use of fast-growing tree species is accompanied by concerns about the adverse effects that these trees may have on soil. Four Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) provenance trials in Quebec were used to test the hypothesis that a more vigorous growth would not occur at the expense of marginalizing available nutrient pools. On these sites, the provenance showing the greatest overall productivity (high treatment) and the one showing the lowest productivity (low treatment) were studied. The divergence in total aboveground nutrient contents between the high and low treatments was high in all sites (i.e., 161%–209%). Increased nutrient immobilization in trees did not cause any significant soil depletion of available base cations or total N at any site. Moreover, exchangeable Ca concentrations, cation-exchange capacity, and exchangeable Ca pools in the forest floor were significantly higher in the high treatment. It is concluded that in the short term, increased nutrient immobilization in trees does not create an apparent depletion of available base cations, perhaps because of a stimulation of soil mineral weathering and (or) a better retention of nutrients by the trees. Also, an effort to simulate mineral weathering using PROFILE showed the need for model improvement for applications at the plot level.

L'intérêt renouvelé de l'utilisation d'espèces d'arbres à croissance rapide est accompagné de craintes quant aux effets adverses de ces arbres sur le sol. Quatre tests de provenances d'épinette de Norvège (Picea abies (L.) Karst.) ont été utilisés afin de vérifier l'hypothèse qui sous-tend qu'une croissance accrue n'aurait pas lieu au détriment des réserves nutritives du sol. La provenance la plus productive (traitement plus) et la moins productive (traitement moins) à travers les quatre sites ont été étudiées. La différence dans les contenus en nutriments dans les arbres entre les traitements plus et moins était élevée pour tous les sites (i.e., 161 à 209 %). Le prélèvement accru des nutriments par les arbres n'a toutefois pas favorisé un appauvrissement des cations basiques échangeables ou N total dans aucun des sites. De plus, les concentrations en Ca échangeable, la capacité d'échange cationique et les réserves en Ca échangeable dans la couverture morte étaient significativement plus élevées sous le traitement plus. Nous concluons qu'à court terme, un prélèvement accru des nutriments dans les arbres ne favorise pas un appauvrissement des réserves en nutriments dans le sol, possiblement à cause d'une stimulation de l'altération des minéraux du sol et (ou) d'une rétention plus efficace des nutriments par les arbres. Aussi, une tentative pour simuler l'altération minérale avec PROFILE a montré le besoin d'améliorer le modèle pour des applications à l'échelle de la parcelle.

Document Type: Research Article

Publication date: March 1, 2004

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  • Published since 1971, this monthly journal features articles, reviews, notes and commentaries on all aspects of forest science, including biometrics and mensuration, conservation, disturbance, ecology, economics, entomology, fire, genetics, management, operations, pathology, physiology, policy, remote sensing, social science, soil, silviculture, wildlife and wood science, contributed by internationally respected scientists. It also publishes special issues dedicated to a topic of current interest.
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