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Losses of nitrate from gaps of different sizes in a managed beech (Fagus sylvatica) forest

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Abstract:

In the ongoing discussion about sustainable forestry, gap regeneration is suggested to reduce nitrate (NO3) losses from forest ecosystems. The effect of gap formation and gap size on soil moisture and NO3 leaching was studied in two managed beech (Fagus sylvatica L.) stands in Denmark for about 2 years after formation of four gaps (approx. 20 and 30 m in diameter). Soil moisture content, soil solution NO3-N concentrations, and nitrogen (N) concentrations in throughfall and precipitation were measured along transects from the gaps into the surrounding forests. Losses of NO3-N were estimated using the water balance model WATBAL. Soil moisture content in gaps remained close to field capacity throughout the year, while it decreased to 50%–70% of field capacity under the closed canopy during the growing season. Drainage water fluxes, soil solution NO3-N concentrations, and NO3-N losses were increased in the gaps as compared to under the canopy. For the whole study period, losses of NO3-N were 3- to 13-fold higher in the gaps than in the surrounding forests. However, a significant effect of gap size was not found within the range of the investigated gap diameters and canopy heights. Presumably, not only the aboveground canopy gaps, but also the belowground root gaps affected soil moisture and thus drainage water fluxes and NO3- losses.

Les discussions actuelles sur la foresterie durable suggèrent de régénérer les trouées pour réduire les pertes de NO3 dans les écosystèmes forestiers. L'effet des trouées et de leur dimension sur la teneur en eau du sol et le lessivage de NO3 a été étudié dans deux peuplements aménagés de hêtre (Fagus sylvatica L.) au Danemark. L'étude s'est poursuivie pendant environ deux ans après la formation de quatre trouées d'environ 20 et 30 m de diamètre. La teneur en eau du sol, la concentration de N-NO3 dans la solution de sol et la concentration d'azote (N) dans la précipitation au sol et la précipitation incidente ont été mesurées le long de transects allant des trouées vers la forêt environnante. Les pertes de N-NO3 ont été estimées à l'aide du modèle du bilan hydrique WATBAL. La teneur en eau du sol dans les trouées est demeurée près de la capacité au champ pendant toute l'année tandis qu'elle a diminué jusqu'à 50% – 70% de la capacité au champ sous le couvert forestier pendant la saison de croissance. Les flux d'eau de drainage, la concentration de N-NO3 dans la solution de sol et les pertes de N-NO3 étaient plus élevés dans les trouées que sous couvert. Pendant toute la durée de l'étude, les pertes de N-NO3 ont été 3–13 fois plus élevées dans les trouées que dans la forêt avoisinante. Cependant, aucun effet significatif de la dimension des trouées n'a été observé dans la gamme de diamètres des trouées et de hauteurs de la canopée considérée dans cette étude. La teneur en eau du sol et par conséquent les flux d'eau de drainage et les pertes de NO3- n'étaient pas seulement affectés par la discontinuité aérienne du couvert dans les trouées mais vraisemblablement aussi par la discontinuité souterraine des racines.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2005

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nrc/cjfr/2005/00000035/00000002/art00009
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