Ann. For. Sci. 54 (1997) 191-202
DOI: 10.1051/forest:19970206

Long-term decomposition process of leaf litter from Quercus pyrenaica forests across a rainfall gradient (Spanish central system)

A Martin^a, JF Gallardo^b and I Santa Regina<sup>b

a</sup>  Area de Edafología, Facultad de Farmacia, Universidad de Salamanca, 37080 Salamanca
^b  CSIC, Aptado 257, 37071 Salamanca, Spain

Abstract - A long-term (3 years) study has been made of the leaf-litter decomposition process in four forest ecosystems across a rainfall gradient. The soil organic contents comply with the factor of rainfall, but this does not appear to affect the complete decomposition process decisively, since the limiting factor is soil humidity. The rainfall distribution is similar for all the plots studied and the main differences are seen essentially in the amount of water received during the wet season (in each case with sufficient humidity for leaf decomposition to progress). Thus, leaf-litter decay is linked to the maintenance of soil humidity, mineralization slowing down when the soil dries out, and the effects of climate therefore predominating over the chemical characteristics of the material in the regulation of the decomposition process (at least at short term). In this sense, the summer drought is the most unfavourable environmental factor in this type of climate. In advanced stages of decay the rate of weight loss becomes relatively independent of climate. The decomposition rates obtained by the litterbag procedure are lower than those calculated by litter production and permanent litter; the reason for these differences is probably the limitation of the mesofaune activity in the litterbags. Leaf decomposition constants ranged from 0.33 on the plot with the highest rainfall to 0.47 (on the driest plot), corresponding to mean residence times of 2.0 to 1.1 years, respectively. However, each bioelement has a different residence time.

Résumé - Processus de décomposition à long terme des litières de chênaies à Quercus pyrenaica suivant un transect pluviométrique. On a étudié le processus de décomposition à longue terme (3 années) des feuilles de quatre chênaies à Quercus pyrenaica qui suivent un transect pluviométrique. Les contenus de matière organique des sols forestiers sont liés au facteur pluviométrique, mais la pluviométrie n'affecte pas de manière significative le processus de décomposition des feuilles du chêne, car ce processus est plutôt affecté par l'humidité du sol. Cette distribution des pluies est similaire dans tous les sols forestiers, mais la différence de la quantité de pluie se manifeste en hiver, c'est-à-dire quand les sols sont humides. La décomposition est liée à l'humidité du sol, et elle est arrêtée quand le sol est sec. Ainsi l'effet du climat est plus important que la composition chimique à court terme; à long terme, l'importance du climat diminue. La constante de décomposition des feuilles obtenue par la méthode de « litter-bag » est plus basse que celle calculée à partir des donnés de production des litières et de la teneur en litière permanente, ce qui est dû à la limitation de l'activité de la mésofaune dans les « litter-bags ». Les constantes de décomposition varient de 0,33, dans la station la plus pluvieuse, à 0,47, dans la station la plus sèche. Les temps de résidence varient de 2,0 à 1,1 années, respectivement. Il faut tenir compte du fait que chaque bioélément a son propre temps de résidence.

Key words: leaf-litter decomposition / forest ecosystems / Quercus pyrellaica forests / Mediterranean climate / litter quality / litterbag methods

Mots clés : décomposition des litières / écosystèmes forestiers / Quercus pyrenaica / climat méditerranéen / qualité de la litière / méthode « litter-bag »