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Leaf litter chemistry controls on decomposition of Pacific Northwest trees and woody shrubs

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The effects of initial leaf litter chemistry on first-year decomposition rates were studied for 16 common Pacific Northwest conifers, hardwoods, and shrubs at the H.J. Andrews Experimental Forest in western Oregon. Leaf litters were analyzed for C, N, P, K, Ca, Mg, proximate organic fractions (nonpolar, polar, acid-hydrolyzable extractives, acid-hydrolyzable lignin, and acid-unhydrolyzable residue, previously termed "Klason lignin"), and biochemical components (total phenolics, reactive polyphenols, water-soluble carbohydrates, water-soluble proanthocyanidins, and water- and acid-unhydrolyzable proanthocyanidins). By including measurements of reactive and residual phenolic fractions and acid-hydrolyzable lignin, these analytical methods improve upon traditional proximate leaf litter analyses. Significant differences in litter chemistries and decomposition rates were found between species. For all species combined, the 1-year decay rate (k) values had highly significant correlations (P < 0.001) with 30 out of the 36 initial chemistry variables tested in this study. The three highest correlations were with acid-unhydrolyzable proanthocyanidins, lignocellulose index, and acid-unhydrolyzable residue (r = 0.83, –0.81, –0.80, respectively, with P < 0.0001 and n = 339). We found that no single litter chemistry variable was a universal predictor of the 1-year k value for each of the individual 16 species studied, though phenolic components were more frequent significant (P < 0.001) predictors of decomposition rate.

L'effet des caractéristiques chimiques initiales de la litière de feuilles sur le taux de décomposition au cours de la première année a été étudié pour 16 conifères, feuillus et arbustes communs du Pacific Northwest à la forêt expérimentale H.J. Andrews dans l'ouest de l'Oregon. Les litières de feuilles ont été analysées pour C, N, P, K, Ca, Mg, des fractions organiques (produits d'extraction non polaires, polaires et hydrolysables dans l'acide, lignine hydrolysable dans l'acide, résidus non hydrolysables dans l'acide antérieurement qualifiés de « lignine Klason »), et des composantes biochimiques (composés phénoliques totaux, polyphénols réactifs, hydrates de carbone solubles dans l'eau, proanthocyanidines solubles dans l'eau, proanthocyanidines non hydrolysables dans l'eau et proanthocyanidines non hydrolysables dans l'acide). En incluant des mesures des fractions phénoliques, réactives et résiduelles, et de la lignine hydrolysable dans l'acide, ces méthodes analytiques constituent une amélioration par rapport aux analyses immédiates traditionnelles de la litière de feuilles. Il y avait des différences significatives entre les caractéristiques chimiques et les taux de décomposition de la litière des différentes espèces. Pour toutes les espèces combinées, le taux de décomposition pendant la première année (k) était significativement corrélé (P < 0,001) avec la valeur initiale de 30 des 36 variables chimiques testées dans cette étude. Les trois variables les plus fortement corrélées étaient les proanthocyanidines non hydrolysables dans l'acide, l'indice de lignocellulose et les résidus non hydrolysables dans l'acide (r = 0,83, –0,81 et –0,80 respectivement avec P < 0,0001 et n = 339). Aucune des variables chimiques de la litière n'était un prédicteur universel de la valeur de k pendant la première année pour chacune des 16 espèces étudiées bien que les composés phénoliques aient été les prédicteurs du taux de décomposition les plus souvent significatifs (P < 0,001).

Document Type: Research Article

Publication date: October 1, 2004

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