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The influence of N addition on nutrient content, leaf carbon isotope ratio, and productivity in a Nothofagus forest during stand development

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Abstract:

To test whether increased nitrogen (N) availability might increase productivity in maturing mountain beech (Nothofagus solandri var. cliffortioides (Hook. f.) Poole) forest in central South Island, New Zealand, we applied N to 25-year-old sapling and 125-year-old pole stands. Nitrogen fertilizer increased foliar and fine-root N concentrations, fine-root growth, and leaf litter production in both sapling and pole stands but had no effect on stem basal area increment or individual leaf area, and it decreased individual leaf mass marginally. Heavy flowering and seeding occurred in the second year after fertilizer was applied, and N increased production of both. Leaf litter production and flowering responded similarly to N in sapling and pole stands, but N increased fine-root and seed productivity more in pole stands than in sapling stands, confirming our hypothesis that productivity of pole stands was more limited by low N availability. Resource allocation to fine roots and seed production may have restricted stem basal area increment response to N in the short term. Pole stands had higher leaf 13C values than sapling stands. It is concluded that both low N availability and moisture stress may contribute to the decline in productivity and wood biomass previously found in mature mountain beech stands.

Dans le but de tester si une plus grande disponibilité de l'azote (N) pouvait augmenter la productivité des forêts matures de nothofagus noir de montagne (Nothofagus solandri var. cliffortioides (Hook. f.) Poole) dans le centre de l'île du Sud, en Nouvelle-Zélande, N a été appliqué dans des peuplements aux stades de gaulis et de perchis âgés respectivement de 25 et 125 ans. Le fertilisant azoté a augmenté la concentration de N dans les feuilles et les racines fines, la croissance des racines fines et la production de litière dans les peuplements aux stades de gaulis et de perchis. Par contre, il n'a pas eu d'effet sur l'accroissement en surface terrière des tiges ou sur la surface foliaire individuelle et a diminué de façon marginale la masse foliaire individuelle. Une forte production de fleurs et de graines est survenue la deuxième année après l'application du fertilisant et N a augmenté la production dans les deux cas. La production de litière de feuilles et la production de fleurs ont réagi de la même façon dans les peuplements aux stades de gaulis et de perchis, ce qui confirme notre hypothèse que la productivité des peuplements au stade de perchis est davantage limitée par la faible disponibilité de N. L'allocation des ressources à la production de racines fines et de fruits pourrait à court terme avoir limité la réponse à N en terme d'accroissement en surface terrière de la tige. Les peuplements au stade de perchis avaient des valeurs de 13C plus élevées que les peuplements au stade de gaulis. Nous concluons que tant la faible disponibilité de N que le stress hydrique pourraient contribuer au déclin de la productivité et de la biomasse ligneuse observé dans les peuplements matures de nothofagus noir de montagne.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: October 1, 2004

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