Ann. For. Sci. 64 (2007) 183-200
DOI: 10.1051/forest:2006103

Effects of the clear-cutting of a Douglas-fir plantation (Pseudotsuga menziesii F.) on the chemical composition of soil solutions and on the leaching of DOC and ions in drainage waters

Jacques Ranger, Sylvain Loyer, Dominique Gelhaye, Benoît Pollier and Pascal Bonnaud

INRA Centre de Recherche de Nancy, Unité Biogéochimie des Écosystèmes Forestiers, 54280 Champenoux, France

(Received 10 February 2006; accepted 27 September 2006; published online 24 February 2007)

Abstract - The effects of the clear-cutting of a 70-year-old Douglas-fir plantation on the chemical composition of soil solutions and on leaching of nutrients in drainage waters were observed by a continuous monitoring, six years before and three years after the cutting. Forest harvesting was made with very limited soil disturbances. Results showed that the concentration of weakly fixed solutions did not change but that the concentration of gravitational solutions of the upper soil layers drastically fell down after the cutting. The limited increase in nutrients leached with drainage waters was only due to the increase in the water flux, which is difficult to quantify because of the presence of ground vegetation. The monitoring of numerous fluxes before and after the clear-cutting could explain the specific behaviour of the soil solutions. The limited losses of nutrients the after clear-cutting in a potentially responsive ecosystem were unexpected. The initial hypothesis was that the decrease in the mineralization and nitrification rates observed after the cutting was related to a stimulating effect of Douglas-fir on the activity of soil nitrifyers.

Résumé - Effet de la coupe à blanc d'un peuplement de Douglas (Pseudotsuga menziesii F.) sur la composition chimique des solutions du sol et sur le flux d'éléments drainés. Les effets de la coupe à blanc d'une plantation de Douglas de 70 ans ont été observés sur la composition chimique des solutions du sol et les pertes d'éléments par drainage, par un suivi mensuel pendant 6 ans avant, et 3 ans après la coupe. L'exploitation du peuplement a été réalisée avec une perturbation minimum du sol. Les résultats montrent que les solutions liées ont peu évolué après la coupe, alors que le changement des solutions libres a été drastique dans les horizons de surface du sol. Malgré des incertitudes sur le rôle de la végétation spontanée, le drainage d'éléments n'a pas fortement augmenté après la coupe. La prise en compte de l'ensemble des flux mesurés dans cette étude semble pouvoir expliquer les observations. Les pertes limitées après la coupe d'une plantation où l'activité nitrifiante était élevée avant la coupe étaient inattendues. L'hypothèse avancée est l'arrêt du contrôle stimulateur des populations nitrifiantes du sol après la coupe du Douglas.

Key words: Douglas-fir / clear-cutting / soil solutions / nutrients / leaching

Mots clés : Douglas / coupe-à-blanc / solutions du sol / éléments nutritifs / lixiviation

Corresponding author: ranger@nancy.inra.fr

© INRA, EDP Sciences 2007