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High rates of nitrogen fixation of Ulex species in the understory of maritime pine stands and the potential effect of phosphorus fertilization

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Abstract:

Nitrogen (N2) fixation by Ulex species was studied in a range of mature maritime pine (Pinus pinaster Ait.) stands as well as in a phosphorus (P) fertilization trial in a young (6-year-old) open pine stand. The biomass was estimated by allometric relationships, and the percentage of N derived from atmosphere was calculated according to the natural 15N abundance method. Ulex stand biomass was lower in the mature pine stand than in the young open pine stand. In the latter pine stand, Ulex mean annual biomass increment ranged from 1 to 5 Mg·ha–1·year–1, increasing with P fertilization dose, as did the Ulex stand biomass, ranging from 5.4 to 31.1 Mg·ha–1 after six growing seasons in the most highly fertilized treatment. For the sites where the natural 15N abundance method was applicable, the calculated percentage of N in the Ulex europaeus L. tissues derived from atmosphere was very high (mean = 82%; range = 59%–100%). At the other sites, the N2 fixation was probably also very important but could not be calculated with confidence. Here, the mean fixation rate of the former sites was used to calculate the N2 fixation flux. The estimated annual N2 fixation flux ranged from 0.5 to 5.1 kg N·ha–1·year–1 in the mature pine stands. In the young open pine stand, the Ulex understory fixation ranged from 8.1 to 57.4 kg N·ha–1·year–1, increasing with P fertilization dose. Considering the low levels of N fluxes in theses ecosystems, these figures are very high.

La fixation de l'azote atmosphérique par des espèces du genre Ulex a été étudiée dans un jeune peuplement ouvert (6 ans) de pin maritime (Pinus pinaster Ait.) ainsi que dans plusieurs peuplements adultes de pin. La biomasse a été estimée par des relations allométriques et le taux de fixation de l'azote a été déterminé par la méthode de l'abondance naturelle du N15. Dans le jeune peuplement de pin, des doses croissantes de P ont été apportées au sol. La biomasse d'Ulex dans les pinèdes adultes était très inférieure à celle de la jeune pinède. Dans la jeune pinède, l'accroissement annuel de biomasse et la biomasse finale d'Ulex augmentent avec la dose de fertilisant (1 à 5 Mg·ha–1·an–1; 5,4 à 31,1 Mg·ha–1). La méthode de l'abondance isotopique du N15 n'a pas été utilisable dans tous les sites. Dans ceux où cela était possible, le taux de fixation calculé était élevé (moyenne = 82 % ; 59 % à 100 %). Dans les autres sites, des indices laissent supposer que la fixation symbiotique de l'azote y était aussi significative et c'est la valeur moyenne du taux de fixation des premiers sites qui a été utilisée pour calculer le flux de fixation. Le flux annuel estimé de fixation de l'azote est compris entre 0,5 et 5,1 kg N·ha–1·an–1 dans les pinèdes adultes et entre 8,1 et 57,4 kg N·ha–1·an–1 dans la jeune pinède avec un effet positif de la fertilisation au phosphore. Ces chiffres sont très élevés compte tenu du faible niveau des flux d'azote dans ce type d'écosystèmes.

Document Type: Research Article

Publication date: May 1, 2005

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nrc/cjfr/2005/00000035/00000005/art00016
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