Ann. For. Sci. 55 (1998) 771-784
DOI: 10.1051/forest:19980702

Nutrient cycling in deciduous forest ecosystems of the Sierra de Gata mountains: nutrient supplies to the soil through both litter and throughfall

Juan F. Gallardo^a, Alejandro Martín^b, Gerardo Moreno^a and Ignacio Santa Regina<sup>a

a</sup>  C.S.I.C., Aptdo. 257, Salamanca 37071, Spain
^b  Area de Edafología, Facultad de Farmacia, Salamanca 37080, Spain

Abstract - The present work fits into a general study on nutrient cycling in four Quercus pyrenaica oak forests and one Castanea sativa chestnut coppice located in the Sierra de Gata mountains (Central System, western Spain). The work consists of an estimation of bioelement supplies to the soil by the litter of these species and by throughfall from the canopy with a view to defining their role in the soil and, more generally, in ecosystem bioelement dynamics. It is concluded that the greatest differences between the oak stands and the chestnut coppice lie in the fact that in the latter ecosystem potentially more N, P, K, Mg, Na and Mn return through the litter owing to greater production in the chestnut coppice (and/or root uptake). Additionally, the relative importance of some bioelements (N, P, K and Mn) in the chestnut coppice is different from that of the oak forests. It is also possible to differentiate three groups of bioelements: 1) those that potentially return almost exclusively through the litter (C and N); 2) those for which both litter and throughfall must be taken into account to determine the potential return of bioelements (Ca, Mg, P, K, Fe and Mn); and 3) those that return almost exclusively through canopy leaching (Na, Cu and Zn). Despite this, on attempting to calculate the actual minimum annual returns, the three groups must be reduced to two: bioelements that almost exclusively return by throughfall (Na, Cu and Zn), and bioclements that return through litter decay and canopy leaching. Exceptionally, Fe behaves in a special way in the sense that it tends to be immobilized by decaying leaf litter. (© Inra/Elsevier, Paris)

Résumé - Cycle des bioéléments dans des écosystèmes forestiers de la Sierra de Gata : apport d'éléments nutritifs au sol par le pluviolessivage et la décomposition de la litière. Le recyclage de bioéléments dans quatre chênaies à Quercus pyrenaica et dans une châtaigneraie à Castanea sativa, localisées dans la Sierra de Gata (Système Central, ouest de l'Espagne) a fait l'objet de cette étude. Il s'agit d'une estimation des éléments biogènes qui retournent au sol par décomposition de la litière et par le pluviolessivage des arbres. L'objet de l'étude est de définir le rôle et la dynamique des bioéléments dans le sol et l'écosystème. On peut conclure que la plus grande différence existante entre les peuplements de Q. pyrenaica et de C. sativa est que ce dernier écosystème peut potentiellement restituer davantage de N, P, K, Mg, Na et Mn par la litière, à cause d'une plus forte production de biomasse aérienne chez le châtaignier (et/ou plus forte absorption par les racines). On observe, en outre, que la relative importance de quelques bioéléments (N, P, K et Mn) est différente dans la châtaigneraie et les autres chênaies. Il est ainsi possible de différencier trois groupes d'élément biogènes : tout d'abord, ceux qui peuvent potentiellement retourner majoritairement par la litière (C et N); en deuxième lieu, ceux qui retournent soit par la décomposition de la litière soit par le pluviolessivage (Ca, Mg, P, K, Fe et Mn); et finalement, ceux qui retournent presque exclusivement par pluviolessivage (Na, Cu et Zn). En revanche, en ce qui concerne l'apport réel annuel de bioéléments, deux groupes peuvent se différencier : d'une part, celui des bioéléments qui retournent par pluviolessivage (Na, Cu et Zn); et d'autre part, les bioéléments qui retournent soit par décomposition de la litière, soit par pluviolessivage. Le Fe, au contraire, a un comportement spécial car il est immobilisé dans la litière en décomposition. (© Inra/Elsevier, Paris)

Key words: nutrient cycling / throughfall / bioelement return / forest litter / broadleaf forest ecosystems

Mots clés : cycle des bioéléments / pluviolessivage / retour d'éléments nutritifs / litière / forêt caducifoliée / écosystème