Ann. For. Sci. 66 (2009) 512
Number of pages: 13
DOI: 10.1051/forest/2009036

Variations of plant and soil ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr along the slope of a tropical inselberg

Anne Poszwa^{1, 2}, Bruno Ferry³, Benoît Pollie¹, Catherine Grimaldi⁴, Pierre Charles-Dominique⁵, Michel Loubet⁶ and Etienne Dambrine<sup>1

1</sup>  Biogéochimie des Écosystèmes Forestiers, INRA Nancy, 54280 Champenoux, France
²  LIMOS UMR 7137, UHP Faculté des sciences, B.P. 239, 54506 Vandoeuvre les Nancy Cedex
³  ENGREF, 14 rue Girardet, CS 4216, 54042 Nancy Cedex, France
⁴  UMR Sol-Agronomie-Spatialisation, INRA-ENSA 65 rue de Saint-Brieuc CS 84215, 35042 Rennes Cedex, France
⁵  Laboratoire d'écologie générale MNHN/URA 1183/CNRS, 4 av. du petit Château, 91800 Brunoy, France
⁶  Université P. Sabatier, UMR 5563, 38 rue des 36 Ponts, 31400 Toulouse, France

Received 30 July 2008; Accepted 15 December 2008; Published online 9 July 2009

Abstract
• From the summit downslope a granitic inselberg in French Guiana, soils and vegetation evolve from bare granite covered by cyanobacteria, to a savannah-type vegetation on thin patchy sandy accumulations, then to a low forest on shallow young soils and to a high forest on deep highly weathered ultisols.
• We have used element budgets and Sr isotopic variations in soils and plants to investigate the mineral nutrient supply sources of the different plant communities.
• Granite and atmospheric deposition have ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios of 1.3 and 0.71, respectively. The ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio of cyanobacteria (0.72) suggests granite weathering by cyanobacteria crusts. The ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio of the savannah-type vegetation is 0.73 and varies between 0.75 and 0.76 in the low and high forest leaf litter regardless of soil depth, age and degree of impoverishment.
• These almost constant ratio suggest that forest Sr comes from rainwater and from the summit of this inselberg, where it is released and redistributed along the slope, by surface flow, lateral redistribution of litter, and mineral particles. However, because of its very low content in the rock and soils, Ca is supplied to plants by atmospheric deposition.

Résumé - Variation des rapports ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr dans les sols et les plantes d'un inselberg tropical.
• Du sommet vers la base d'un inselberg granitique (Nouragues, Guyane Française), les sols et la végétation évoluent depuis des savanes sur des ilots sableux entre les affleurements rocheux couverts de cyanobactéries, vers une forêt basse sur sols peu épais, riches en minéraux altérables puis une forêt haute sur sols très profonds et altérés.
• Les variations isotopiques du strontium des sols et des plantes ont été mesurées pour rechercher les sources de nutriments des différentes communautés végétales.
• Les rapports ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr du granite et des dépôts atmosphériques sont respectivement de 1,3 et 0,71. Le rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr des cyanobacteries (0,72) suggère une libération de Sr par altération du granite. Le rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr de la savanne est de 0,73 et varie entre 0,75 et 0,76 dans les litières de forêt basse et haute, quelle que soit la profondeur, et la richesse en minéraux altérables des sols.
• La faiblesse et l'homogénéité surprenante de ces rapports suggèrent une alimentation en Sr des forêts essentiellement à partir de dépôts atmosphériques et des sols de la partie haute de l'inselberg, via des écoulements de surface, des redistributions latérales de litière et de particules minerales lors de crises érosives. Cependant, en raison de l'extrême pauvreté de la roche et des sols en calcium, le Ca des communautés végétales provient de la pluie.

Key words: inselberg / nutrient cycling / ⁸⁷sr / ⁸⁶sr / tropical soil / rainforest

Mots clés : inselberg / cycle des nutriments / ⁸⁷sr / ⁸⁶sr / sols tropicaux / rainforest

Corresponding author: anne.poszwa@limos.uhp-nancy.fr

© INRA, EDP Sciences 2009