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Stable isotope tracing of fertilizer sulphur uptake by lodgepole pine: foliar responses

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A plot-scale fertilizer sulphur (S) stable isotope tracer study was established in 2001 in the Sub-Boreal Spruce biogeoclimatic zone in central interior British Columbia where S deficiencies are common in lodgepole pine (Pinus contorta var. latifolia Engelm. ex S. Wats.) stands. Treatments used operationally realistic applications of 300kg N·ha–1 as urea and 100kg S·ha–1 as either sulphate (SO4) or elemental S (S0). 34S values of fertilizer S differed by >9‰ from pretreatment 34S values of total S in foliage at the two study sites (5.2‰ and 8.2‰). These differences enabled quantification of fertilizer uptake using isotopic analysis of post-treatment foliar S. Addition of K2SO4 with 34S of +17.5‰ increased foliar 34S by 3.5‰ and 6.6‰ at the two sites, respectively, in the year after treatment, indicating fertilizer contributions >40% to foliar total S. For a S0 fertilizer application with a 34S value of +19.3‰, foliar 34S increases were smaller but steadily increased, resulting in an average tracer S uptake of ~20% over three years. These results confirmed the more rapid availability of S from SO4-based fertilizers and demonstrated the feasibility of field tracer experiments using stable S isotopes at natural abundance levels.

Une expérience à l’échelle de la parcelle avec un fertilisant marqué avec un isotope stable du soufre (S) a été établie en 2001 dans la zone biogéoclimatique subboréale de l’épinette, située dans la région centrale intérieure de la Colombie-Britannique, où les carences en S sont fréquentes dans les peuplements de pin tordu latifolié (Pinus contorta var. latifolia Engelm. ex S. Wats.). Les traitements comportaient des applications réalistes d’un point de vue opérationnel de 300kg N·ha–1 sous forme d’urée et 100kg S·ha–1 sous forme de sulfate (SO4) ou de S élémentaire (S0). Les valeurs de 34S du fertilisant différaient de plus de 9‰ des valeurs de 34S du S foliaire total avant les traitements dans les deux stations expérimentales (5,2‰ et 8,2‰). Ces différences ont permis de quantifier l’assimilation de fertilisant à l’aide de l’analyse isotopique du S foliaire après le traitement. L’addition de K2SO4 avec des valeurs de 34S de +17,5‰ a augmenté les valeurs de 34S foliaire de respectivement 3,5‰ et 6,6‰ dans les deux stations l’année suivant le traitement, ce qui indique que la contribution du fertilisant au S foliaire total dépassait 40%. Pour une application de fertilisant sous forme de S0 dont la valeur de 34S était +19,3‰, l’augmentation de la valeur de 34S foliaire était plus faible mais elle a régulièrement augmenté entraînant une assimilation moyenne de S marqué de ~20% sur trois ans. Ces résultats confirment que le S est plus rapidement disponible avec les fertilisants à base de SO4 et démontrent la faisabilité des expériences sur le terrain avec des marqueurs isotopiques du S à des niveaux comparables à leur abondance naturelle.

Document Type: Research Article

Publication date: March 1, 2011

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  • Published since 1971, this monthly journal features articles, reviews, notes and commentaries on all aspects of forest science, including biometrics and mensuration, conservation, disturbance, ecology, economics, entomology, fire, genetics, management, operations, pathology, physiology, policy, remote sensing, social science, soil, silviculture, wildlife and wood science, contributed by internationally respected scientists. It also publishes special issues dedicated to a topic of current interest.
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