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Air pollution, climate, soil acidity, and indicators of forest health in Ontario’s sugar maple forests

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Abstract:

Ontario’s hardwood forests are currently subjected to high levels of air pollution, but critical levels at which point adverse effects may occur are poorly known. In this study, we sampled 35 hardwood plots dominated by sugar maple (Acer saccharum Marsh.) located along a contrasting climate, soil acidity, and air pollution gradient in southern Ontario to explore relationships between these potential ecosystem stressors and ecosystem responses. Foliar sulfur (S) and nitrogen (N) contents were positively correlated with modeled deposition, and foliose lichen species richness was negatively correlated with modeled air pollution levels (S deposition, N deposition, and atmospheric ozone AOT40), whereas foliar calcium, magnesium, and manganese contents were correlated with A-horizon soil acidity. Forest floor S and N contents and C/N ratios were related to soil pH, with high S and N contents and low C/N ratios occurring on the more acidic soil in the northern part of the region, which receives the lowest modeled loadings of S and N deposition and experience colder and wetter climate. Forest health as determined by canopy condition was not related to indices of air pollution, climate, or soil acidity, and no relationship was found among air pollution, soil acidity, and ground vegetation species richness or diversity.

Les forêts feuillues ontariennes sont actuellement exposées à des niveaux élevés de pollution de l’air mais les niveaux critiques susceptibles d’avoir des effets néfastes sont mal connus. Dans cette étude, nous avons échantillonnés 35 parcelles feuillues dominées par l’érable à sucre (Acer saccharum Marsh.), établies dans le sud de l’Ontario de telle sorte que les conditions climatiques, l’acidité du sol et la pollution de l’air variaient graduellement, pour étudier les relations entre ces stress potentiels et les réactions de l’écosystème. La teneur en azote (N) et soufre (S) des feuilles était positivement corrélée avec les dépôts modélisés et la richesse en espèces de lichens foliacés était négativement corrélée avec les niveaux modélisés de pollution de l’air (dépôts de S et N, ozone AOT40), tandis que la teneur en calcium, magnésium et manganèse des feuilles était corrélée avec l’acidité du sol dans l’horizon A. Dans la couverture morte, S, N et le rapport C/N étaient reliés au pH du sol; la teneur en S et N était élevée et le rapport C/N était faible sur les sols plus acides dans la partie nord de la région qui recevait les plus faibles quantités modélisées de dépôts de S et N et où le climat était plus froid et plus humide. Sur la base de l’état du couvert, l’état de santé de la forêt n’était pas relié aux indices de pollution de l’air, ni au climat, ni à l’acidité du sol et aucune relation n’a été observée entre la pollution de l’air, l’acidité du sol et la diversité ou la richesse en espèces de la végétation au sol.

Document Type: Research Article

Publication date: 2009-11-01

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