Ann. For. Sci. 63 (2006) 707-713
DOI: 10.1051/forest:2006051

Nutrient dynamics in decomposing needles of Pinus luchuensis after typhoon disturbance in a subtropical environment

Xiaoniu Xu<sup>a, b

a</sup>  Department of Forest Science, College of Forestry and Landscape Architecture, Anhui Agricultural University, Hefei, Anhui 230036, PR China
^b  Field Science Center for Northern Biosphere, Hokkaido University, Nayoro, Hokkaido 096-0071, Japan

(Received 24 July 2005; accepted 17 January 2006; published online 18 October 2006)

Abstract - Decomposition of typhoon-generated and normally fallen needles and their dynamical patterns of nutrient release for ten elements (C, N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Al, and Mn) were investigated over 3 yr using the litterbag technique in a subtropical pine plantation (Pinus luchuensis Mayr.) in Okinawa, southwestern Japan. After 3 yr, decomposition rates (k values) were 0.361 and 0.323 yr^-1, respectively, for typhoon-generated and normally fallen needles. The typhoon-generated needles decomposed significantly more rapidly than the normally fallen needles did, which was due to the higher N and P concentrations. Nutrient transfer patterns for elements varied greatly. However, significant differences in mass dynamic patterns of elements between typhoon-generated and normally fallen needles were found only in N and P (P < 0.001). Nutrient mobilities during the decomposition processes were similar in both typhoon-generated and normally fallen needles and was ordered as follows: K > Ca Mg C > S N Mn > P Fe Al. Rapid decomposition with rapid release of P and N in typhoon-generated needles indicates that typhoon disturbances can drive P and N cycling at a somewhat higher rates, which is more important from the standpoint of forest productivity since P and N are limiting nutrients in the subtropical forests in Okinawa.

Résumé - Dynamiques des nutriments dans les aiguilles en décomposition de Pinus luchensis après les perturbations liées à un typhon dans un environnement subtropical. La décomposition des chutes d'aiguilles normales et occasionnées par un typhon et leur modèle de libération des nutriments ont été étudiés pour 10 éléments (C, N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Al et Mn). L'étude a été faite dans une plantation de pin (Pinus luchensis Mayr.) à Okinawa (SO du Japon). Elle a duré 3 ans et a utilisé la technique des bacs à litière. Après 3 ans les taux de décomposition étaient de 0,361 et 0,323 an^-1 respectivement pour les chutes d'aiguilles liées au typhon et les chutes normales d'aiguilles. Les chutes aiguilles liées au typhon se décomposent significativement plus rapidement que les chutes normales d'aiguilles, ce qui est du à une plus forte concentration en N et P. Les modèles de transfert des éléments varient fortement. Toutefois, des différences significatives dans les modèles de dynamique de masse des éléments entre les deux types de chute d'aiguille ont seulement été mises en évidence pour N et P (P<0,001). La mobilité des éléments pendant les processus de décomposition étaient similaires dans les deux types de chute d'aiguilles et s'ordonnait de la façon suivante : K > Ca Mg C > S N Mn > P Fe Al. Une décomposition rapide avec une libération rapide de P et N pour les aiguilles dont la chute a été occasionnée par le typhon indique que la perturbation par le typhon peut conduire le cycle de P et N à un taux quelque peu plus rapide, ce qui est important du point de vue de la productivité de la forêt puisque P et N sont des nutriments limitants dans les forêts subtropicales d'Okinawa.

Key words: litter chemical quality / needle decomposition / nutrient release / pine plantation / Pinus luchuensis / typhoon impact

Mots clés : qualité chimique de la litière / décomposition des aiguilles / libération des nutriments / plantation de pin / Pinus luchensis / typhon impact

Corresponding author: xnxu61@yahoo.com.cn

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