1. Variability in the growth rates and foliage δ[sup.15]N values of black spruce trees across a slope gradient in the Alaskan interior
- Author
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Tanaka-Oda, Ayumi, Kenzo, Tanaka, Toriyama, Jumpei, and Matsuura, Yojiro
- Subjects
Mycorrhizas -- Environmental aspects ,Spruce -- Growth -- Environmental aspects ,Nitrogen in the body -- Environmental aspects ,Company growth ,Earth sciences - Abstract
Black spruce (Picea mariana (Mill.) B.S.P.) is a dominant species on north-facing slopes located on the permafrost in the Alaskan Interior, where tree growth rates vary significantly across slope gradients. To better understand the effects of nitrogen (N) and mycorrhizal associations on plant growth, we investigated the relationships between tree growth and isotope ratios of nitrogen (δ[sup.15]N) in foliage and roots, because plant δ[sup.15]N values reflect tree dependencies on N uptake by mycorrhizae. We established two transects (one along a slope gradient, and a second on a north-to-east axis at a fixed elevation) and four plots on the slope gradient transect. We measured current shoot growth of saplings on transects and aboveground biomass (AGB) in the plots. We collected foliage and fine root samples and measured their δ[sup.15]N signatures and N concentrations. The AGB and shoot growth varied widely across the gradient: values were higher at high elevations and at the east-northeast aspect. Foliage δ[sup.15]N values and N concentrations were positively correlated with tree growth, but growth rate was negatively correlated with the dependency on mycorrhizae for N uptake. Thus, black spruce had a reduced dependency on mycorrhizae for N uptake on the upper slope, where conditions were N-rich. On the lower slope, where the soil active layer was shallow, black spruce growth was limited and had an elevated dependency on mycorrhizae for N uptake. Key words: ectomycorrhizal, ericoid mycorrhizal fungi, nitrogen isotope, nitrogen uptake, Picea mariana. L'epinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P.) est une espece dominante sur les pentes exposees au nord situees sur le pergelisol a l'interieur de l'Alaska, lal ou le taux de croissance des arbres varie de facon significative suivant l'inclinaison de la pente. Pour mieux comprendre les effets de l'azote (N) et des associations mycorhiziennes sur la croissance des plantes, nous avons etudies les relations entre la croissance des arbres et les rapports isotopiques de l'azote (δ[sup.15]N) dans le feuillage et les racines etant donne que les valeurs de δ[sup.15]N indiquent dans quelle mesure les arbres dependent de l'absorption de N par les mycorhizes. Nous avons etabli deux transects (le premier suivant l'inclinaison de la pente et l'autre suivant un axe est-nord-est a une altitude fixe) et quatre places echantillons sur le transect le long l'inclinaison de la pente. Nous avons mesure la croissance courante des pousses des gaules le long des transects ainsi que la biomasse aerienne (BA) dans les places echantillons. Nous avons preleve des echantillons du feuillage et des racines fines et mesure leur signature isotopique δ[sup.15]N ainsi que leur concentration en N. La croissance des pousses et de la BA variait beaucoup le long de la pente : les valeurs etaient plus elevees a haute altitude et pour l'exposition est-nord-est. Les concentrations de N et les valeurs de δ[sup.15]N etaient positivement correlees avec la croissance des arbres mais le taux de croissance etait negativement correle avec la dependance envers les mycorhizes pour l'absorption de N. Par consequent, l'epinette noire avait une moins forte dependance envers les mycorhizes pour l'absorption de N dans le haut de la pente ou N etait abondant. Dans le bas de la pente ou la couche active de sol etait peu profonde, la croissance de l'epinette noire etait limitee et fortement dependante des mycorhizes pour l'absorption de N. [Traduit par la Redaction] Mots-cles: ectomycorhize, champignons mycorhiziens ericoides, isotope d'azote, absorption de l'azote, Picea mariana., Introduction Carbon (C) stock accumulation and tree growth rates in boreal forests are generally limited by nitrogen (N) availability (Shaver and Chapin 1980). Low temperatures, water logging, and high soil [...]
- Published
- 2016
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