Fine-root decomposition and N dynamics in coniferous forests of the Pacific Northwest, U.S.A

We examined the effects of species, initial substrate quality, and site differences (including temperature, precipitation, and soil N availability) on fine-root (<2 mm diameter) decomposition in litter bags and its N dynamics in Sitka spruce (Picea sitchensis (Bong) Carrière), Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco), and ponderosa pine (Pinus ponderosa Dougl. ex P. & C. Laws.) forests in Oregon, U.S.A. Species significantly influenced fine-root mass loss during the first 2 years of decomposition. Over the same period, site differences had little impact on decomposition of fine roots. The percentage of initial mass remaining of decomposing fine roots fitted a single-exponential model. The decomposition rate constant (k) for all 15 species examined ranged from 0.172 year–1 for Engelmann spruce (Picea engelmanni Parry ex Engelm.) to 0.386 year–1 for Oregon ash (Fraxinus latifolia Benth.). Initial C quality indices (e.g., cellulose concentration, lignin concentration) of fine roots were correlated with fine-root decomposition rates. In contrast, initial N concentration and soil N availability were not correlated with fine-root decomposition rates. The rate of N released from decomposing roots was positively correlated with the initial N concentration of the fine roots. The data suggest that decomposing fine roots could release at least 20 kg N/ha annually in mature Douglasfir forests of the Pacific Northwest. Résumé : Nous avons étudié les effets dus à l’espèce, à la qualité initiale du substrat et aux différences entre les sites (incluant la température, la précipitation et la disponibilité de N dans le sol) sur la décomposition des racines fines (<2 mm de diamètre) en sacs de litière et la dynamique de N dans des forêts d’épinette de Sitka (Picea sitchensis (Bong.) Carrière), de douglas de Menzies (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco) et de pin ponderosa (Pinus ponderosa Dougl. ex P. & C. Laws.) en Oregon, aux États-Unis. L’espèce influence significativement la perte de masse des racines fines pendant les deux premières années de décomposition. Pendant la même période, les différences entre les sites ont eu peu d’impact sur la décomposition des racines fines. Ce qui restait de la masse initiale suite à la décomposition des racines fines suit une courbe exponentielle unique. La constante du taux de décomposition (k) pour l’ensemble des 15 espèces étudiées varie de 0,172 an–1 pour l’épinette d’Engelmann (Picea engelmannii Parry ex Engelm.) à 0,386 an–1 pour le frêne de l’Oregon (Fraxinus latifolia Benth.). Les indices de qualité du C initial (p. ex., concentration de cellulose et de lignine) des racines fines sont corrélés aux taux de décomposition des racines fines. Au contraire, la concentration initiale de N et la disponibilité de N dans le sol ne sont pas corrélées aux taux de décomposition des racines fines. Le taux de libération de N provenant de la décomposition des racines fines est positivement corrélé à la concentration initiale de N dans les racines fines. Les données indiquent que la décomposition des racines fines pourrait libérer au moins 20 kg N/ha annuellement dans les forêts matures de douglas de Menzies dans la région du Pacifique Nord-Ouest. [Traduit par la Rédaction] Chen et al. 331