Preservation of broadleaf species in Korean pine (Pinus koraiensis) plantations affects soil properties, carbon storage, biomass allocation, and available nitrogen storage

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Abstract:

We analyzed forest floor mass, soil properties, soil organic carbon (SOC) storage, soil available nitrogen (NO3-N and NH4+-N) (SAN) storage, litter production and decomposition, tree biomass, and the growth rate of Korean pine (Pinus koraiensis Sieb. et Zucc.) to determine the impacts of keeping broadleaf species in the Korean pine plantation on Korean pine growth and identify the interactions of plants and soil. Forest biomass and litter production were significantly higher in the broadleaf mixed Korean pine plantation (KBP) than in the pure Korean pine plantation (KP). Broadleaf species redistributed carbon from forest floor to mineral soil via its fast litter decomposition rate with the result of a smaller forest floor mass and a greater SOC storage in KBP than in KP. KBP had significantly higher SOC and SAN storages, SOC and SAN concentrations, and pH, and lower soil bulk density than KP. Such differences can be largely explained by the input of broadleaf litter into KBP. The Korean pine in KBP had a greater growth rate and allocated a smaller proportion of biomass below ground, indicating that the broadleaf species influenced the Korean pine growth and biomass allocation pattern by changing soil properties. There was a positive feedback among litter N release rate, SAN storage, and plant growth rates.

Nous avons analysé la biomasse de la couche holorganique, les propriétés du sol, l’entreposage du carbone organique dans le sol (COS), l’entreposage de l’azote disponible dans le sol (sous forme de NO3 et de NH4+) (ADS), la production et la décomposition de la litière, la biomasse des arbres et le taux de croissance du pin de Corée (Pinus koraiensis Sieb. et Zucc.) dans le but de déterminer les impacts de la conservation d’espèces caducifoliées dans les plantations de pin de Corée sur la croissance du pin de Corée et d’identifier les interactions entre les végétaux et le sol. La biomasse forestière et la production de litière étaient significativement plus élevées dans la plantation mixte de feuillus et de pin de Corée (PFC) que dans la plantation pure de pin de Corée (PC). Les espèces caducifoliées ont redistribué le carbone de la couverture morte dans le sol minéral grâce à un taux rapide de décomposition de la litière, ce qui a entraîné une plus faible biomasse de la couverture morte et l’entreposage d’une plus grande quantité de COS dans la PFC par rapport à la PC. La PFC était associée à l’entreposage d’une plus grande quantité de COS et d’ADS, à de plus fortes concentrations de COS et d’ADS, à un pH plus élevé et à une densité apparente du sol plus faible que dans le cas de la PC. De telles différences peuvent être expliquées en grande partie par l’apport de la litière des espèces caducifoliées dans la PFC. Le pin de Corée dans la PFC avait un taux de croissance plus élevé et allouait une plus faible proportion de sa biomasse aux racines, ce qui indique que les espèces caducifoliées ont affecté la croissance du pin de Corée et le patron d’allocation de la biomasse en modifiant les propriétés du sol. Il y avait une rétroaction positive entre le taux libération de l’azote dans la litière, l’entreposage d’ADS et le taux de croissance des végétaux.

Document Type: Research Article

Publication date: August 1, 2008

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