Effect of forest tree species on organic matter biodegradation : impact on carbon, nitrogen and major mineral element cycles
Effet des essences forestières sur la biodégradation des matières organiques : impact sur la dynamique et le cycle du carbone, de l'azote et des éléments minéraux
Résumé
The aim of this study was to determine the relevant indicators of the dynamic of organic matter (OM) and some steps of the cycle of carbon, nitrogen and mineral nutrients in relation with the nature of tree species. The experimental site of Breuil-Chenue (Morvan), which allows on similar conditions, to follow the tree species effect, was used as work support. Field and laboratory experimental approaches show that 30 years after the plantation, the expression of the native forest (a coppice with standards dominated by beech, 150 year-old) disappeared, under the effect of young tree species. Marked differences were observed in litter decomposition, carbon and nitrogen mineralization, and dynamics of major elements, even in soil aggregate fractions. Groups of tree species stands were distinguished: the first one having a good potential of decomposition, concerns Douglas fir and beech, whose OM in the A1 horizon, was not abundant but relatively recalcitrant. Nitrate production was higher and implicated on Ca, Mn and Mg mobility. The second group was characterized by a low potential of decomposition. It includes native forest, and spruce plantation whose needles richest in lignin, Fe and Al accumulate on topsoil. Soil OM from these both stands presented a weak nitrate production, but release much more soluble organic compounds with a great potential of carbon mineralization in lab. Fe and Al were more mobilized. The oak plantation, with leaf litter low in lignin and richer in Ca, Mg, Mn and K, occupied an intermediate position. Plant materials were decomposed rapidly. However, strong production of litter and its high proportion of wood result in it accumulation on topsoil.
Cette étude visait à déterminer les indicateurs pertinents de la dynamique des matières organiques (MO) et de certaines étapes du cycle du carbone, de l'azote et des éléments minéraux en relation avec la nature des essences. Le site expérimental de Breuil-Chenue (Morvan), permettant dans des conditions identiques, de suivre l'effet des essences, a servi de support aux travaux. Les différentes approches expérimentales (in situ et au laboratoire) montrent que 30 ans après la plantation, l'expression de la forêt native (taillis sous futaie à hêtre dominant, 150 ans) a disparu au profit des jeunes peuplements. On observe des différences marquées dans la décomposition des substrats végétaux, la minéralisation du carbone et de l'azote, et la dynamique des éléments majeurs jusque dans les agrégats de sol. On distingue : les peuplements à bon potentiel de décomposition des MO comme les plantations de Douglas, et de hêtre, dont la MO résiduelle de l'horizon A1 est peu abondante et relativement récalcitrante. La nitrification y est efficace, et mobilise préférentiellement Ca, Mn et Mg. Les peuplements à faible potentiel de décomposition comme la forêt native, et surtout l'épicéa, dont la litière plus riche en lignine, Fe et Al s'accumule à la surface du sol, donnant lieu à une MO minéralisable abondante dans l'horizon A1. La nitrification y est très faible, et Fe et Al sont fortement mobilisés. Le peuplement de chêne aux feuilles pauvres en lignine et plus riches en Ca, Mg, Mn et K, occupe une position intermédiaire. Les substrats végétaux s'y décomposent rapidement. Cependant, la forte production de litière, et sa proportion élevée en bois favorisent son accumulation au sol.