Ann. For. Sci. 66 (2009) 102
DOI: 10.1051/forest:2008077

Current uptake of ¹⁵N –labeled ammonium and nitrate in flooded and non-flooded black spruce and tamarack seedlings

M. Anisul Islam^{1, 2} and S. Ellen Macdonald<sup>1

1</sup>  Department of Renewable Resources, University of Alberta, Edmonton, Alberta, T6G 2H1, Canada
²  Present address: Department of Forestry and Natural Resources, Purdue University, 715 West State Street, West Lafayette, IN 47907, USA

Received 22 August 2008; accepted 27 October 2008; published online 14 January 2009

Abstract - We investigated the effects of flooding for three weeks on physiological responses and uptake of NH₄⁺ and NO₃^- by black spruce (Picea mariana (Mill.) BSP.) and tamarack (Larix laricina (Du Roi) K. Koch) seedlings fertilized with labeled (¹⁵NH₄)₂SO₄ or K¹⁵NO₃ in a growth chamber experiment. Flooding reduced photosynthesis (A), transpiration (E), water use efficiency (WUE), and current uptake of NH₄⁺ and NO₃^- in both species. Under flooding, there were no significant differences between the two species in uptake of either NH₄⁺ or NO₃^- at the whole-plant level but black spruce had higher translocation of NH₄⁺ to the shoots than did tamarack. Under non-flooded conditions, black spruce seedlings exhibited higher uptake of both NH₄⁺ and NO₃^- than did tamarack and demonstrated preferential uptake of NH₄⁺ (19. 7 mg g^-1dw) over NO₃^- (12.3 mg g^-1dw after three weeks). In contrast, non-flooded tamarack seedlings had equal uptake of NH₄⁺ (4.96 mg g^-1dw) and NO₃^- (4.97 mg g^-1dw). We hypothesize that the ability of tamarack to equally exploit both ¹⁵NH₄⁺ and ¹⁵NO₃^- would confer an advantage over black spruce, when faced with limitations in the availability of different forms of soil nitrogen.

Résumé - Absorption courante de ¹⁵N ammonium et nitrate chez des plants de Picea mariana (Mill.) BSP.) et de mélèze Tamarack (Larix laricina (Du Roi) K. Koch) ennoyés et non ennoyés. Nous avons étudié les effets d'un ennoyage pendant trois semaines sur les réponses physiologiques et l'absorption de NH₄⁺ et de NO₃^- par des plants d'épinette noire (Picea mariana (Mill.) BSP.) et de mélèze Tamarack (Larix laricina (Du Roi) K. Koch) fertilisés et marqués (¹⁵NH₄)₂SO₄ ou K¹⁵NO₃ et installés dans une chambre d'expérimentation. L'ennoyage réduit la photosynthèse (A), la transpiration (E), l'efficience d'utilisation de l'eau (WUE), et l'absorption de NH₄⁺ et de NO₃^- des deux espèces. Sous ennoyage, il n'y avait pas de différence significative entre les deux espèces dans l'absorption de NH₄⁺ ou de NO₃^- au niveau de l'ensemble du plant, mais l'épinette noire a présenté des translocations plus élevées de NH₄⁺ vers les pousses que le mélèze Tamarack. En l'absence d'ennoyage, les semis d'épinette noire ont présenté une absorption plus élevée de NH₄⁺ et de NO₃^- que le mélèze Tamarack et ont montré une absorption préférentielle de NH₄⁺ (19,7 mg g^-1de poids sec) par rapport à NO₃^- (12,3 mg g^-1 de poids sec) après trois semaines. En revanche, les jeunes plants de mélèze sans ennoyage ont présenté la même absorption de NH₄⁺ (4,96 mg g^-1de poids sec) et de NO₃^- (4,97 mg g^-1 de poids sec). Nous faisons l'hypothèse que la capacité du mélèze à absorber également les deux ¹⁵NH₄⁺ et ¹⁵NO₃^- lui conférerait un avantage par rapport à l'épinette noire, lorsqu'ils sont confrontés à des limitations de la disponibilité des différentes formes d'azote dans le sol.

Key words: ammonium / flooding / gas exchange / nitrate / photosynthesis

Mots clés : ammonium / ennoyage / échanges gazeux / nitrate / photosynthèse

Corresponding author: ellen.macdonald@ualberta.ca

© INRA, EDP Sciences 2009