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Contribution of atmospheric nitrogen deposition to net primary productivity in a northern hardwood forest

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Net primary productivity (NPP) in northern temperate forests is an important part of the global carbon cycle. Because NPP often is limited by nitrogen (N), atmospheric N deposition (Ndep) may increase forest NPP. At a northern hardwood forest site in northern Lower Michigan, USA, we quantified rates of N supply by Ndep, canopy retention of Ndep (Ncr), and soil net N mineralization (Nmin); calculated the N requirement of NPP; and estimated the fraction of NPP that could be attributed to atmospheric N inputs. Net N mineralization supplied 42.6kg N·ha–1·year–1 (84% of the NPP N requirement), and Ndep averaged 7.5kg N·ha–1·year–1 (15%). The forest canopy retained 38% of Ndep (Ncr = 2.8kg N·ha–1·year–1), primarily in the forms of organic N and NH4-N. Fine root (62%) and leaf (31%) N requirements dominated the NPP N requirement of 50.7kg N·ha–1·year–1. Annual N supply by the processes we measured agreed very closely with the NPP N requirement, suggesting that internally cycled N and N of atmospheric origin contribute to the N nutrition of this forest. Our results indicate that up to 15% of the NPP at this site may be driven by atmospheric N inputs.

La productivité primaire nette (PPN) dans les forêts tempérées nordiques est un élément important du cycle global du carbone. Les dépôts d’azote atmosphérique (Ndép) peuvent augmenter la PPN des forêts qui est souvent limitée par la disponibilité de N. Dans une forêt de feuillus nordiques située dans le nord du Bas Michigan, aux États-Unis, nous avons quantifié les taux d’apport de Ndép, de rétention de Ndép dans la canopée (Nrc) et de minéralisation nette de N (Nmin) dans le sol. Nous avons calculé les besoins en N de la PPN et estimé la fraction de la PPN attribuable à l’apport de Ndép. La Nmin fournissait 42,6 kg N·ha–1·an–1 tandis que Ndép fournissait en moyenne 7,5kg N·ha–1·an–1, soit respectivement 84 et 15% des besoins en N de la PPN. La canopée retenait 2,8kg N·ha–1·an–1, soit 38% de Ndép, principalement sous forme de NH4 et de N organique. Les besoins en N des racines fines (62%) et des feuilles (31%) représentaient la majeure partie des besoins en N de la PPN qui atteignaient 50,7kg N·ha–1·an–1. L’apport annuel de N via les processus qui ont été mesurés correspond très étroitement aux besoins de la PPN; ce qui signifie que le recyclage interne de N aussi bien que les dépôts atmosphériques de N contribuent à la nutrition en N de cette forêt. Nos résultats indiquent que jusqu’à 15% de la PPN dans cette station peut être attribuable aux apports de N atmosphérique.

Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2009

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