Developing a general method for the estimation of the fertility rating parameter of the 3-PG model: application in Eucalyptus globulus plantations in northwestern Spain

Simple, operational tools are required for forest managers to quantify the effects of soil fertility on tree growth and ecosystem sustainability leading to precise, sustainable forest management. The simplified process-based 3-PG model (Landsberg, J.J., and Waring, R.H., For. Ecol. Manage. 95: 209-228, 1997) provides a useful framework for operational prediction of forest growth. However, no simple objective method for relating the effects of available soil nutrients to the model fertility parameter fertility rating (FR) is yet available. The present study aimed to compare several general modeling approaches for the estimation of FR values from soil relative nutrient contents (RNCs) to maximum nonlimiting values, measured in the whole soil profile, at continuous inventory plots of Eucalyptus globulus Labill. in several locations under different parent materials in northwestern Spain. The modeling approaches tested provided good predictions of FR values from RNCs. In particular, using the minimum value of the most significant RNCs showed considerable potential for modeling FR values and plantation growth responses to them. This modeling approach showed promise to be further tested as a generally applicable strategy for estimating the effect of soil nutrients on forest plantations growth. Resume: Des outils simples et operationnels sont necessaires aux amenagistes forestiers pour quantifier les effets de la fertilite du sol sur la croissance des arbres et la durabilite des ecosystemes menant a un amenagement forestier precis et soutenu. Le modele 3-PG simplifie, fonde sur des processus ecophysiologiques (Landsberg, J.J., et Waring, R.H., For. Ecol. Manage. 95: 209-228, 1997), offre un cadre utile de prevision operationnelle de la croissance forestiere. Cependant, aucune methode simple et objective n'est encore disponible pour faire le lien entre les effets de la disponibilite des nutriments du sol et le parametre d'indice de fertilite (IF) du modele. La presente etude vise a comparer plusieurs approches generales de modelisation pour estimer des valeurs d'IF a partir du contenu relatif en nutriments du sol (CRN) pouvant atteindre des valeurs maximales non limitatives. Le CRN a ete mesure dans le profil complet du sol de parcelles d'inventaire continu d'Eucalyptus globulus Labill. etablies a plusieurs endroits sur differents materiaux parentaux dans le nord-ouest de l'Espagne. Les approches de modelisation testees ont produit de bonnes previsions des valeurs d'IF a partir des CRN. En particulier, l'utilisation de la valeur minimale des CRN les plus significatifs a montre un potentiel considerable pour modeliser les valeurs d'IF de meme que son effet sur la reaction de croissance des plantations. Cette approche de modelisation prometteuse merite d'etre davantage testee comme strategie d'application generale pour estimer l'effet des nutriments du sol sur la croissance des plantations forestieres. [Traduit par la Redaction]
Introduction In spite of the well-documented relevance of soil nutrition on tree growth (e.g., Merino et al. 2003, Laclau et al. 2010), there is a scarcity of practical modeling tools [...]