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Relative role of understory and overstory in carbon and nitrogen cycling in a southern Appalachian spruce–fir forest

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Abstract:

This study investigated aboveground pools and fluxes of biomass, carbon (C), and nitrogen (N) in the overstory and understory of a southern Appalachian red spruce (Picea rubens Sarg.)–Fraser fir (Abies fraseri (Pursh) Poir.) forest, following adelgid-induced fir mortality and spruce windthrow. Using fifty 20m× 20m plots, stratified by elevation (1700–1900m), we estimated standing biomass and fluxes of all growth forms from periodic stand inventories (1998–2003), vegetation surveys, and existing or derived allometric equations. Total C and N pools and fluxes were calculated from plant- and tissue-specific C and N concentrations. Total aboveground biomass attained predisturbance values, ranging from 313Mg·ha–1 at the lower elevations to 204Mg·ha–1 at the upper elevations. Overstory biomass production (5650kg·ha–1·year–1) and N uptake (11–15kg·ha–1·year–1) exceeded earlier reported values, indicating forest recovery. Woody understory accounted for 3% of aboveground biomass, 10% of annual productivity, and 19% of total N uptake (~7kg·ha–1·year–1). Herbaceous vegetation, which comprised only 1% of total biomass, took up 18–21kgN·ha–1 annually,>50% of total ecosystem N uptake (37kg·ha–1·year–1). This suggests that N-rich understory vegetation plays an important role in N cycling.

Cette étude porte sur les réservoirs aériens et les flux de biomasse, de carbone (C) et d’azote (N) dans l’étage dominant et le sous-étage de la forêt Appalachienne méridionale d’épinette rouge (Picea rubens Sarg.) et de sapin de Fraser (Abies fraseri (Pursh) Poir.) à la suite de la mort du sapin causée par le puceron lanigère et du renversement de l’épinette par le vent. En utilisant 50 placettes-échantillons de 20m × 20m, stratifiées en fonction de l’altitude (1700–1900m), nous avons estimé la biomasse sur pied et les flux de toutes les formes de vie à partir de relevés périodiques des peuplements (1998–2003), d’inventaires de la végétation et d’équations allométriques existantes ou dérivées. Les réservoirs de C et de N totaux et les flux ont été calculés à partir des concentrations de C et de N spécifiques aux plantes et aux tissus. La biomasse aérienne totale a atteint les valeurs antérieures à la perturbation, variant de 313Mg·ha–1 à l’altitude la plus faible à 204Mg·ha–1 à l’altitude la plus élevée. La production de biomasse de l’étage dominant (5650kg·ha–1·an–1) et l’assimilation de N (11–15kg·ha–1·an–1) dépassaient les valeurs déjà rapportées, ce qui est un indice du rétablissement de la forêt. Les plantes ligneuses en sous-étage représentaient 3% de la biomasse aérienne, 10% de la productivité annuelle et 19% de l’assimilation totale de N (environ 7kg·ha–1·an–1). La végétation herbacée, qui représentait seulement 1% de la biomasse totale, prélevait 18–21kg N·ha–1·an–1, soit plus de 50% de l’assimilation totale de N dans l’écosystème (37kg·ha–1·an–1). Cela indique que la végétation de sous-étage riche en N joue un rôle important dans le recyclage de N.

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2007

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nrc/cjfr/2007/00000037/00000012/art00028
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