Growth and nutrient dynamics of western hemlock with conventional or exponential greenhouse fertilization and planting in different fertility conditions


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Abstract

In many northern forests, low nutrient availability constrains growth of young trees. We tested the efficacy of exponential nutrient application to load western hemlock (Tsuga heterophylla (Raf.) Sarg.) seedlings with nutrients to enhance field performance. Seedlings were grown with conventional, constant-rate fertilization (100 mg N·L−1) or with exponentially increasing fertilization at rates of 2% and 3% per day in a greenhouse. Growth and nutrient allocation were characterized. Seedlings from the three greenhouse treatments were then planted in an outdoor nursery experiment for 2 years with NPK fertilizer applied at 10, 25, or 100 mg N·L−1, and in a 3-year field experiment with and without slow-release fertilizer. Seedling height, biomass, and nutrient concentration did not differ greatly among exponential or constant-rate fertilization treatments in the greenhouse. The influence of postplanting fertility, both in the nursery and in the field, outweighed the effect of greenhouse exponential nutrient application. In the outdoor nursery, seedlings from all greenhouse treatments showed increased growth with higher rates of fertilization. In the field, there were no differences in growth among seedlings from the three greenhouse treatments, but fertilization at planting increased growth. The capacity for nutrient loading in container-grown western hemlock was likely exceeded because large quantities of N were applied in all treatments.RésuméDans plusieurs forêts nordiques, la faible disponibilité en nutriments constitue une contrainte pour la croissance des jeunes arbres. Les auteurs ont testé l'efficacité d'une application exponentielle de nutriments pour saturer en nutriments des semis de pruche de l'Ouest (Tsuga heterophylla (Raf.) Sarg.) de façon à améliorer leur performance sur le terrain. Les semis ont été cultivés de façon conventionnelle avec un taux de fertilisation constant (100 mg N·L−1) ou avec une fertilisation augmentant de façon exponentielle à des taux de 2% ou 3% par jour dans une serre. La croissance et l'allocation des nutriments ont été caractérisées. Les semis des trois traitements en serre ont ensuite été plantés à l'extérieur dans le cadre d'une expérience en pépinière d'une durée de deux ans avec une fertilisation NPK appliquée à des taux de 10, 25 ou 100 mg N·L−1, ou dans le cadre d'une expérience sur le terrain d'une durée de trois ans avec ou sans application d'un fertilisant à décomposition lente. Les traitements de fertilisation à taux constant ou augmentant de façon exponentielle à l'étape de l'étude en serre n'ont pas eu beaucoup d'effet sur la hauteur, la biomasse et la concentration en nutriments des semis. L'influence de la fertilité après la plantation, tant en pépinière que sur le terrain, a dépassé l'effet de l'application exponentielle de nutriments en serre. En pépinière, les semis issus de tous les traitements en serre ont augmenté leur croissance parallèlement à l'augmentation du taux de fertilisation. Sur le terrain, aucune différence de croissance n'a été observée entre les semis des trois traitements en serre, mais la fertilisation après la plantation a augmenté leur croissance. La capacité de saturation en nutriments des semis de pruche de l'Ouest produits en récipients a probablement été dépassée parce que tous les traitements impliquaient de fortes quantités d'azote.

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