Aboveground biomass and nitrogen allocation of ten deciduous southern Appalachian tree species

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Abstract

Allometric equations were developed for mature trees of 10 deciduous species (Acer rubrum L., Betula lenta L., Carya spp., Cornus florida L., Liriodendron tulipifera L., Oxydendrum arboreum (L.) DC., Quercus alba L., Quercus coccinea Muenchh., Quercus prinus L., and Quercus rubra L.) at the Coweeta Hydrologic Laboratory in western North Carolina, U.S.A. These equations included the following dependent variables: stem wood mass, stem bark mass, branch mass, total wood mass, foliage mass, total biomass, foliage area, stem surface area, sapwood volume, and total tree volume. High correlation coefficients (R2) were observed for all variables versus stem diameter, with the highest being for total tree biomass, which ranged from 0.981 for Oxydendrum arboreum to 0.999 for Quercus coccinea. Foliage area had the lowest R2 values, ranging from 0.555 for Quercus alba to 0.962 for Betula lenta. When all species were combined, correlation coefficients ranged from 0.822 for foliage area to 0.986 for total wood mass, total tree biomass, and total tree volume. Species with ring versus diffuse/semiring porous wood anatomy exhibited higher leaf area with a given cross-sectional sapwood area as well as lower total sapwood volume. Liriodendron tulipifera contained one of the highest foliar nitrogen concentrations and had consistently low branch, bark, sapwood, and heartwood nitrogen contents. For a tree diameter of 50 cm, Carya spp. exhibited the highest total nitrogen content whereas Liriodendron tulipifera exhibited the lowest.

Des équations allométriques ont été développées pour les arbres matures de 10 espèces à feuilles caduques (Acer rubrum L., Betula lenta L., Carya spp., Cornus florida L., Liriodendron tulipifera L., Oxydendrum arboreum (L.) DC., Quercus alba L., Quercus coccinea Muenchh., Quercus prinus L. et Quercus rubra L.) au laboratoire hydrologique de Coweeta, dans l'ouest de la Caroline du Nord, aux États-Unis. Ces équations incluaient les variables dépendantes suivantes: la masse du bois dans le tronc, la masse de l'écorce sur le tronc, la masse des branches, la masse totale du bois, la masse du feuillage, la biomasse totale, la surface foliaire, la superficie de la surface du tronc, le volume de bois d'aubier et le volume total de l'arbre. Toutes les variables étaient étroitement corrélées (R2) avec le diamètre du tronc. La biomasse totale de l'arbre avait le coefficient le plus élevé qui variait de 0,981 pour l'Oxydendrum arboreum à 0,999 pour le Quercus coccinea. La surface foliaire avait la plus faible valeur de R2 qui variait de 0,555 pour le Quercus alba à 0,962 pour le Betula lenta. Lorsque toutes les espèces étaient combinées, les coefficients de corrélation variaient de 0,822 pour la surface foliaire à 0,986 pour la masse totale de bois, la biomasse totale de l'arbre et le volume total de l'arbre. Contrairement aux espèces avec du bois à pores diffus ou à zone semi-poreuse, les espèces avec du bois à zone poreuse avaient une surface foliaire plus importante pour une surface transversale donnée d'aubier de même qu'un volume total d'aubier plus faible. Le Liriodendron tulipifera avait l'une des plus fortes concentrations d'azote foliaire et le contenu en azote de ses branches, de son écorce, de son bois d'aubier et de son bois de cœur était toujours faible. Pour un arbre d'un diamètre de 50 cm, le Carya spp. avait le contenu en azote le plus élevé tandis que le Liriodendron tulipifera avait le plus faible.

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