Advanced

Nutritional ecology of selected Scandinavian tree species with special emphasis on hardwoods.

Hagen-Thorn, Anna LU (2004)
Abstract (Swedish)
Popular Abstract in Swedish

I avhandlingen redovisas undersökningar av näringsdynamiken hos fem olika lövträdsarter (ask, björk, bok, ek och lind) vilka jämförs med gran, som är ett mycket undersökt trädslag ur närings-synvinkel. Målsättningen med studierna var att klargöra de olika trädslagens näringstillstånd under likartade förhållanden, deras inverkan på och samspel med marken, samt deras näringshushållning i samband med lövfällning. Härvid studerades såväl retranslokation som utlakning från trädkronorna. Såväl blad som stam analyserades avseende de viktigaste makro- och mikronäringsämnena. Ca 40-åriga provytor från sex olika lokaler kunde utnyttjas, där trädslagen planterats på likartat markunderlag från början.... (More)
Popular Abstract in Swedish

I avhandlingen redovisas undersökningar av näringsdynamiken hos fem olika lövträdsarter (ask, björk, bok, ek och lind) vilka jämförs med gran, som är ett mycket undersökt trädslag ur närings-synvinkel. Målsättningen med studierna var att klargöra de olika trädslagens näringstillstånd under likartade förhållanden, deras inverkan på och samspel med marken, samt deras näringshushållning i samband med lövfällning. Härvid studerades såväl retranslokation som utlakning från trädkronorna. Såväl blad som stam analyserades avseende de viktigaste makro- och mikronäringsämnena. Ca 40-åriga provytor från sex olika lokaler kunde utnyttjas, där trädslagen planterats på likartat markunderlag från början. Provytorna är belägna i Danmark, södra Sverige och södra Litauen, och befinner sig i likartat klimat. Trädens biomassa beräknades från volymuppskattningar, och gallringsuttag från de senaste 10 åren utnyttjades. Marken studerades ner till 30 cm djup, och bladens variation i mineralinnehåll följdes under hösten i samband med lövfällning. Bladens specifika yta och vikt undersöktes. Förnafall och krondropp studerades på provytorna i Litauen. Resultaten visade att det finns åtskilliga skillnader mellan trädslagen, inte bara i jämförelse med gran, utan även mellan de olika lövträdslagen. Detta gällde såväl flera makronäringsämnen (N, P, K, Ca, Mg, S) som flera mikronäringsämnen (B, Cu, Fe, Mn, Zn) i både blad och stam. Gran hade genomgående lägre koncentrationer än lövträden, med undantag av Fe, Mn and Zn. Björk och ek uppvisade dock också låga koncentrationer av K resp. Mg i stamved. I stamveden hos lövträd uppvisade lind högst koncentrationer av de flesta mineralämnena, men ask hade dock högst halter av N och K. I bladen hade emellertid ask låga N-halter, beroende på bladskaftens dominerande vikt. Gröna björkblad uppvisade högst P-halter. B-halterna var högst i bladen hos lind, och var även höga i stammen av ask. Mn, vars upptag är starkt pH-beroende, visade lägst halt i bladen hos ask och högst hos gran. Zn-halterna var genomgående högst i björkens ved. Alla dessa artskillnader måste man ta hänsyn till exempelvis vid utvärdering av näringsstatusen för olika trädslag, särskilt i samband med miljöövervakning. Retranslokeringen av mineralämnen från bladen och tillbaks till grenar/knoppar var störst avseende N, P, K och S. 30- 70% av dessa kunde återföras till trädet (sparades) före lövfällning. Minst resorption bland lövträden visades hos ask avseende N och S, men däremot indikerade ask relativt hög resorption av Ca och Mg (ca 20%). Även utlakningen med krondroppet var högst avseende Ca, Mg och K hos ask. Mängden mineralnäringsämnen som tillfördes marken via krondropp och förnafall var oftast högst hos de trädslag som hade högst koncentrationer av ämnena. Bland mikroämnena verkade främst Cu och Fe retranslokeras. Vid modellering av näringscirkulationen i skogsekosystem tillsammans med tillväxt och skörd, måste dessa grundläggande skillnader mellan trädslagens näringstillstånd utnyttjas, liksom deras olika kapacitet att retranslokera näringsämnena före lövfällning. Resultaten tillåter emellertid inte slutsatser rörande orsaken till de föreliggande skillnaderna; är det lyxupptag eller grundläggande genetiska skillnader avseende näringsbehov och upptagningskapacitet? Man kan emellertid hävda att under arternas evolution har koncentrationerna i biomassan optimerats för att gynna överlevnad och utveckling, och mineralämnen som inte direkt används för tillväxt kan förväntas ha betydelse ur andra synvinklar, t ex tålighet mot stressfaktorer eller motståndskraft mot patogener. Av studierna framgick att olika trädslag planterade på samma typ av mark, som länge använts för jordbruksändamål, redan efter 40 år påverkade markens översta skikt något olika. Granen försurade och sänkte basmättnaden, med ökad mängd löst aluminium. Bok hade likartat inflytande, medan lind hade störst inverkan i andra riktningen, med ek, björk och ask där emellan. Då trädslagens tillväxt varit ungefär likartad kan skillnaderna i försurning inte bero på detta, utan på skillnader i upptag och cirkulation av näringsämnen mellan olika trädslag. Med tanke på näringsbalanser och ett långsiktigt hållbart skogsbruk skulle det vara särskilt intressant att genomföra ytterligare studier på arter som har mycket hög näringsämneskoncentration i bladen, samtidigt som de har en låg halt i stammen, och en låg ved-densitet. Hög koncentration i bladen leder till högre koncentrationer i förnafall och krondropp, och låga halter i stammen leder till mindre borttransport med skörden. Att ta hänsyn till arternas olika näringskapaciteter är därför ett led i ett långsiktigt hållbart skogsbruk. (Less)
Abstract
This thesis considers several important aspects of nutrient dynamics and allocation in adult stands of Swedish forest tree species (Quercus robur L., Tilia cordata Mill., Fraxinus excelsior L., Betula pendula Roth., Fagus sylvatica L. and Picea abies (L.) Karst) planted on the same soils. Differences between species in macro- (N, P, K, Ca, Mg, S), and micro- (B, Cu, Fe, Mn, Zn) nutrient levels in aboveground biomass, in re-translocation and in fluxes of the elements prior to leaf senescence (via litterfall and throughfall) and in their interactions with soil chemistry were examined. With the exception of Fe in spruce stemwood, nutrient levels in the foliage were considerably higher than in stemwood. Differences between the species in terms... (More)
This thesis considers several important aspects of nutrient dynamics and allocation in adult stands of Swedish forest tree species (Quercus robur L., Tilia cordata Mill., Fraxinus excelsior L., Betula pendula Roth., Fagus sylvatica L. and Picea abies (L.) Karst) planted on the same soils. Differences between species in macro- (N, P, K, Ca, Mg, S), and micro- (B, Cu, Fe, Mn, Zn) nutrient levels in aboveground biomass, in re-translocation and in fluxes of the elements prior to leaf senescence (via litterfall and throughfall) and in their interactions with soil chemistry were examined. With the exception of Fe in spruce stemwood, nutrient levels in the foliage were considerably higher than in stemwood. Differences between the species in terms of stemwood concentrations only partly corresponded to foliar differences between the species, indicating that nutrient mobility and allocation differed between the species. An investigation of nutrient fluxes in a deciduous forest during the period of leaf senescence showed that, with the exception of K in an ash stand, the nutrient input to the soil surface via leaf litterfall was considerably higher than the throughfall fluxes. The amounts of elements in the throughfall per unit stand leaf area showed a clear dependency on the original amounts in the leaves and on the species’ susceptibility to foliar leaching, which was highest in ash leaves. Nutrient resorption prior to leaf senescence was high for N, P, K and S (accounting for 30-70% of the green leaf contents). Cu and Fe were the most efficiently resorbed micronutrients. Inter-specific differences in nutrient resorption efficiency were also observed. The study clearly demonstrated that stands with different species planted on former agricultural land had differing impacts, after just 40 years of growth, on the chemical characteristics of the uppermost layer of the mineral soil. The most prominent differences were between lime stands (which had considerably higher pH, base saturation, base cations and boron pools) and spruce stands (which had the most acidifying effect on the mineral topsoils). Among the deciduous species, beech had the most similar effect to spruce on topsoil chemistry. Differences in nutrient dynamics in studied species should be taken into account when using trees of different species in environmental monitoring and when assessing their nutrient status. The differences are also of particular importance for evaluating the effects of different forest management strategies on long-term nutrient sustainability. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
opponent
  • Dr Braun, Sabine
organization
publishing date
type
Thesis
publication status
published
subject
keywords
Plant ecology, Växtekologi, Deciduous, Dynamics, Forest management, Nutrient sustainability
pages
94 pages
publisher
Anna Hagen-Thorn, Dep. of Plant Ecology and Systematics, Ecology Building, SE-223 62 Lund, Sweden.,
defense location
Blå Hallen, Ecology building
defense date
2004-06-10 10:15
ISBN
91-7105-206-2
language
English
LU publication?
yes
id
87e82910-ada6-4079-9ab6-ded9739cfe46 (old id 467094)
date added to LUP
2007-09-04 15:52:40
date last changed
2016-09-19 08:45:11
@misc{87e82910-ada6-4079-9ab6-ded9739cfe46,
  abstract     = {This thesis considers several important aspects of nutrient dynamics and allocation in adult stands of Swedish forest tree species (Quercus robur L., Tilia cordata Mill., Fraxinus excelsior L., Betula pendula Roth., Fagus sylvatica L. and Picea abies (L.) Karst) planted on the same soils. Differences between species in macro- (N, P, K, Ca, Mg, S), and micro- (B, Cu, Fe, Mn, Zn) nutrient levels in aboveground biomass, in re-translocation and in fluxes of the elements prior to leaf senescence (via litterfall and throughfall) and in their interactions with soil chemistry were examined. With the exception of Fe in spruce stemwood, nutrient levels in the foliage were considerably higher than in stemwood. Differences between the species in terms of stemwood concentrations only partly corresponded to foliar differences between the species, indicating that nutrient mobility and allocation differed between the species. An investigation of nutrient fluxes in a deciduous forest during the period of leaf senescence showed that, with the exception of K in an ash stand, the nutrient input to the soil surface via leaf litterfall was considerably higher than the throughfall fluxes. The amounts of elements in the throughfall per unit stand leaf area showed a clear dependency on the original amounts in the leaves and on the species’ susceptibility to foliar leaching, which was highest in ash leaves. Nutrient resorption prior to leaf senescence was high for N, P, K and S (accounting for 30-70% of the green leaf contents). Cu and Fe were the most efficiently resorbed micronutrients. Inter-specific differences in nutrient resorption efficiency were also observed. The study clearly demonstrated that stands with different species planted on former agricultural land had differing impacts, after just 40 years of growth, on the chemical characteristics of the uppermost layer of the mineral soil. The most prominent differences were between lime stands (which had considerably higher pH, base saturation, base cations and boron pools) and spruce stands (which had the most acidifying effect on the mineral topsoils). Among the deciduous species, beech had the most similar effect to spruce on topsoil chemistry. Differences in nutrient dynamics in studied species should be taken into account when using trees of different species in environmental monitoring and when assessing their nutrient status. The differences are also of particular importance for evaluating the effects of different forest management strategies on long-term nutrient sustainability.},
  author       = {Hagen-Thorn, Anna},
  isbn         = {91-7105-206-2},
  keyword      = {Plant ecology,Växtekologi,Deciduous,Dynamics,Forest management,Nutrient sustainability},
  language     = {eng},
  pages        = {94},
  publisher    = {ARRAY(0xa7563c8)},
  title        = {Nutritional ecology of selected Scandinavian tree species with special emphasis on hardwoods.},
  year         = {2004},
}