Ann. For. Sci. 63 (2006) 763-771
DOI: 10.1051/forest:2006057

Effect of tree species substitution on organic matter biodegradability and mineral nutrient availability in a temperate topsoil

Judicaël Moukoumi^{a, b}, Colette Munier-Lamy^a, Jacques Berthelin^a and Jacques Ranger<sup>b

a</sup>  Laboratoire des Interactions Microorganismes Minéraux Matières Organiques dans les Sols (LIMOS), UMR 7137, CNRS-UHP Nancy I, Faculté des Sciences, BP 239,  54506 Vandoeuvre-lès-Nancy Cedex, France
^b  Laboratoire de Biogéochimie des Écosystèmes Forestiers (BEF-INRA), Centre de Recherche Forestière, 54280 Champenoux, France

(Received 4 July 2005; accepted 27 January 2006; published online 18 October 2006)

Abstract - In the Breuil-Chenue experimental site (Morvan, France), the native forest, a 150-year-old coppice with standards dominated by beech was partly clear-cut thirty years ago and replanted with several tree species. Soil samples were collected from the A₁ horizon, in the 0-5 cm layer of the preserved native forest and three plantations: European beech, Douglas-fir and Norway spruce. Aliquots of 0-2 mm sieved soils were incubated for 40 days under laboratory conditions (15 °C, water-holding capacity). Carbon-mineralization was monitored; mineral nitrogen, water-extractable organic carbon and mineral elements were determined before and after the incubation. The release of CO₂ decreased in the order: spruce > native forest > beech > Douglas-fir, whereas nitrogen net mineralization decreased in the opposite order. Douglas-fir and beech soils were characterised by high nitrification activity and high solubilization of Ca, Mg, and Mn. Native forest and spruce soils were characterized by low nitrification activity, high carbon-mineralization and high solubilization of Fe and Al.

Résumé - Effet de la substitution des essences forestières sur la biodégradabilité des matières organiques et la disponibilité des éléments majeurs dans les horizons superficiels d'un sol tempéré. Il y a 30 ans, dans le site atelier de Breuil-Chenue (Morvan, France), la forêt native, un taillis sous futaie de 150 ans à dominante de hêtre, était partiellement coupée à blanc, puis replantée avec diverses essences. Des échantillons de sol ont été prélevés dans l'horizon A1 (0-5 cm) sous la forêt native préservée et les plantations de hêtre, Douglas et épicéa. Les fractions de sols (2 mm) ont été incubées au laboratoire (15 °C, capacité au champ). La minéralisation du carbone a été suivie périodiquement. L'azote minéral, le carbone et les éléments hydrosolubles ont été quantifiés avant et après incubation. La minéralisation du carbone décroît dans l'ordre : épicéa > forêt native > hêtre > Douglas, alors que celle de l'azote décroît dans l'ordre inverse. Les sols de Douglas et de hêtre se caractérisent par une forte nitrification et solubilisent plus Ca, Mg et Mn. Ceux de la forêt native et d'épicéa nitrifient peu, minéralisent fortement le carbone et solubilisent plus Fe et Al.

Key words: forest tree species substitution / topsoil organic matter / biodegradability / nutrient availability / carbon and nitrogen mineralization

Mots clés : substitution d'essences forestières / horizon organique superficiel / biodégradabilité / disponibilité des éléments / minéralisation du carbone et de l'azote

Corresponding author: judicael.moukoumi@limos.uhp-nancy.fr

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