Impacts of fire and fire surrogate treatments on ecosystem nitrogen storage patterns: similarities and differences between forests of eastern and western North America

The Fire and Fire Surrogates (FFS) network is composed of 12 forest sites that span the continental United States, all of which historically had frequent low-severity fire. The goal of the FFS study was to assess the efficacy of three management treatments (prescribed fire, mechanical thinning, and their combination) in reducing wildfire hazard and increasing ecosystem sustainability. This paper describes the impact of the FFS treatments on nitrogen (N) storage and distribution. At the network scale, total ecosystem N averaged 4480 kg x [ha.sup.-1], with ~9% in vegetation, ~9% in forest floor, ~2% in deadwood, and ~80% in soil. The loss of vegetation N to fire averaged (±SE) 25 ± 11 kg x [ha.sup.- 1], whereas the mechanical and combined mechanical and fire treatments resulted in N losses of 133 ± 21 and 145 ± 19 kg x [ha.sup.- 1], respectively. Western coniferous forests lost more N from each treatment than did eastern forests. None of the manipulative FFS treatments impacted >10%-15% of total N of these ecosystems. Management strategies that maximize ecosystem carbon (C) gain by minimizing loss of N should be a focus in western forests, where C and N cycling are tightly linked, but perhaps not in those eastern forests where atmospheric N deposition has decoupled C and N cycles. Le reseau national sur l'utilisation du feu et d'un substitut du feu comprend 12 stations forestieres qui couvrent le continent americain. Toutes ces stations ont subi dans le passe de frequents incendies de faible intensite. Le but du reseau etait d'evaluer l'efficacite de trois traitements d'amenagement (brulage dirige, eclaircie mecanique et leur combinaison) pour reduire les risques d'incendie et augmenter la durabilite des ecosystemes. Cet article decrit l'impact des traitements appliques dans le reseau sur la distribution et le stockage de N. A l'echelle du reseau, N total dans les ecosystemes atteignait en moyenne 4480 kg x [ha.sup.-1], dont ~9 % se retrouvaient dans la vegetation, ~9 % dans la couverture morte, ~2 % dans le bois mort et ~80% dans le sol. La perte de N dans la vegetation causee par le feu atteignait en moyenne 25 ± 11 kg x [ha.sup.-1] tandis que l'eclaircie mecanique seule et l'eclaircie mecanique accompagnee du brulage dirige causaient des pertes respectives de 133 ± 21 et 145 ± 19 kg x [ha.sup.-1]. Les forets de coniferes de l'ouest ont perdu plus de N que les forets de l'est a la suite de chaque traitement. Aucun des traitements n'a eu d'impact sur plus de 10-15 % de la quantite totale de N dans ces ecosystemes. Les strategies d'amenagement devraient avoir comme objectif de maximiser le gain en C des ecosystemes en minimisant la perte de N dans les forets de l'ouest ou le recyclage de C et le recyclage de N sont etroitement relies mais peut-etre pas dans les forets de l'est ou les depots atmospheriques de N ont decouple les cycles de C et N. [Traduit par la Redaction]
Introduction The forests of North America have been actively managed by humans for several millennia (Mann 2005). The selective removal of trees and other plants of various species and sizes [...]