Inverse relationship between understory light and foliar nitrogen along productivity gradients of boreal forests

Authors: Kranabetter, J. M.; Simard, S. W.

Source: Canadian Journal of Forest Research, Volume 38, Number 9, September 2008 , pp. 2487-2496(10)

Publisher: NRC Research Press

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Abstract:

The constraints of light and N on sapling growth in forest understories can covary with site productivity, but this reciprocal relationship is not always recognized when describing stand dynamics. To facilitate this, we examined light availability and foliar N status of understory subalpine fir (Abies lasiocarpa (Hook.) Nutt.) along natural productivity gradients of old-growth boreal forests in British Columbia, Canada. Understory light declined with soil fertility, from a high of 30% of full sun on poor sites to as low as 15% on very rich sites. In contrast, understory foliar N concentration (N%) of subalpine fir increased with soil fertility (ranging from 9.3 to 14.2g·kg–1) and paralleled asymptotic stand height, despite growing in the shade. Trends in foliar N% of the understory were comparable with overstory subalpine fir, and both increased in foliar N% with soil fertility more so than lodgepole pine (Pinus contorta Dougl. ex Loud.). Foliar N per unit leaf area of the suppressed understory was fairly consistent and relatively low (approximately 2.0g N·m–2), suggesting no net change in the resource constraints to growth along the productivity gradient. The inherent linkages between soil fertility, light attenuation, and species N nutrition provides a useful framework for understanding regeneration dynamics over a full range of site potential.

Les effets limitatifs de la lumière et N sur la croissance des gaules en sous-étage des forêts peuvent interagir avec la productivité de la station mais cette relation réciproque n’est pas toujours prise en compte dans la description de la dynamique des peuplements. Afin de pallier cette lacune, nous avons étudié la disponibilité de la lumière et le statut de N foliaire chez le sapin subalpin (Abies lasiocarpa (Hook.) Nutt.) en sous-étage le long de gradients de productivité dans de vieilles forêts boréales de la Colombie-Britannique, Canada. La lumière en sous-étage diminuait avec l’augmentation de la fertilité du sol, allant d’un maximum de 30 % du plein soleil dans les stations pauvres à aussi peu que 15 % dans les stations très riches. À l’inverse, la concentration de N foliaire (N%) du sapin subalpin en sous-étage augmentait avec la fertilité du sol, variant de 9,3 à 14,2 g·kg–1 parallèlement au comportement asymptotique de la hauteur du peuplement, malgré qu’il croisse à l’ombre. Les tendances de N% foliaire en sous-étage étaient comparables à celles du sapin subalpin dominant et N foliaire augmentait avec la fertilité du sol dans les deux cas, davantage que chez le pin tordu (Pinus contorta Dougl. ex Loud.). L’azote foliaire par unité de surface foliaire en sous-étage, où les arbres sont supprimés, était assez consistent et relativement faible (environ 2,0 g N·m–2), indiquant qu’il n’y avait pas de changements nets dans les effets limitatifs des ressources sur la croissance le long du gradient de productivité. Le lien inhérent entre la fertilité du sol, l’atténuation de la lumière et la nutrition en N d’une espèce procure un cadre utile pour comprendre la dynamique de la régénération pour toute la gamme de capacité de production des stations.

Document Type: Research Article

Publication date: September 1, 2008

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