Influence of long-term nutrient optimization on biomass, carbon, and nitrogen acquisition and allocation in Norway spruce

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Abstract:

We examined the effects of a long-term nutrient-optimization treatment on the acquisition and allocation of biomass, carbon (C), and nitrogen (N) in young Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) growing in northern Sweden. After 12 years of fertilization the absolute biomass of stem, needles, living branches, and stump and coarse roots was more than doubled by nutrient optimization (irrigation – liquid fertilization treatment, IL), but the standing biomass of fine and small roots was unaffected compared with that of control trees. Biomass allocation among aboveground organs was not plastic to nutrient optimization and only the relative proportion of dead branches was reduced by nutrient optimization. Within the crown, biomass allocation to living branches was shifted towards the apex in IL trees. The N content in IL trees was substantially higher than in control trees. Most of the total N was allocated to needles and most of the needle N was found in the middle stratum of the living crown in both treatments, although the N concentration of current-year and older needles increased towards the apex in IL trees but not in control trees. The C concentration in the biomass components was not affected by the optimized fertilization. The results clearly show that there is a large potential to increase biomass production of Norway spruce (C sequestration) in the Nordic countries. This would secure the supply of raw material for the forest industry at the same time as the demand for biofuel from forest biomass is increasing.

Les auteurs ont étudié les effets à long terme d'un traitement d'optimization des nutriments sur la biomasse ainsi que sur l'acquisition et l'allocation du carbone (C) et de l'azote (N) chez de jeunes épinettes de Norvège (Picea abies (L.) Karst.) croissant au nord de la Suède. Après 12 années de fertilization, la biomasse absolue de la tige, des aiguilles, des branches vivantes, de la souche et des grosses racines a plus que doublé à la suite de l'optimization des nutriments, mais la biomasse des racines fines et des petites racines n'a pas été affectée comparativement à celle d'arbres témoins. Il n'y a pas eu de réaction plastique de l'allocation de la biomasse entre les organes aériens en regard de l'optimization des nutriments et il n'y avait que la proportion relative des branches mortes qui a diminué à la suite de l'optimization des nutriments. Dans la cime, l'allocation de la biomasse aux branches vivantes a été redirigée vers l'apex des arbres fertilizés. Le contenu en N des arbres fertilizés était substantiellement supérieur à celui des arbres témoins. La plus grande partie de N total a été allouée aux aiguilles et la plus grande partie de N foliaire s'est retrouvée dans la strate médiane de la cime vivante des arbres des deux traitements. Toutefois, la concentration en N des aiguilles de l'année courante et des années précédentes a augmenté vers l'apex des arbres fertilizés, ce qui n'a pas été le cas chez les arbres témoins. La concentration en C des composantes de la biomasse n'a pas été affectée par la fertilization optimizée. Les résultats montrent clairement qu'il y a un grand potentiel d'augmentation de la production de biomasse de l'épinette de Norvège (piégeage de C) dans les pays nordiques. Ceci sécuriserait l'approvisionnement en matière première de l'industrie forestière en même temps qu'augmente la demande de combustible végétal en provenance de la biomasse forestière.

[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2006

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