Nitrous oxide production in two forested watersheds exhibiting symptoms of nitrogen saturation

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Abstract

A major concern about N saturation is that it may increase the production of a strong greenhouse gas, nitrous oxide (N2O). We measured N2O production in two forested watersheds, a young, fertilized forest (WS 3) and an older, unfertilized forest (WS 4), to (i) assess the importance of N2O production in forests showing symptoms of N saturation; (ii) estimate the contribution of chemoautrophic nitrification to total N2O production; and (iii) examine the relative importance of factors that may control N2O production. During the study period, mean monthly rates of N2O production (3.41–11.42 μ N ·m−2·h−1) were consistent with measurements from other well-drained forest soils but were much lower than measurements from N-rich sites with poorly drained soils. Chemoautotrophic nitrification was important in both watersheds, accounting for 60% (WS 3) and 40% (WS 4) of total N2O production. In WS 3, N2O production was enhanced by additions of CaCO3 and may be constrained by low soil pH. In WS 4, N2O production on south-facing slopes was exceptionally low, constrained by low NO3 availability, and associated with a distinct assemblage of woody vegetation. From this observation, we hypothesize that differences in vegetation can influence N cycling rates and susceptibility to N saturation.

Une préoccupation majeure au sujet de la saturation en azote vient du fait qu'elle pourrait augmenter la production d'un gaz à effet de serre très actif, l'ozyde d'azote (N2O). Nous avons mesuré la production de N2O dans deux bassins versants boisés: une jeune forêt fertilisée (WS 3) et une forêt plus vieille non fertilisée (WS 4), dans le but de (i) évaluer l'importance de la production de N2O dans des forêts montrant des signes de saturation en N; (ii) estimer la contribution de la nitrification chimio-autotrophe à la production totale de N2O et (iii) examiner l'importance relative des facteurs qui pourraient contrôler la production de N2O. Pendant la durée de l'étude, les taux mensuels moyens de production de N2O (3,41–11,42 μ N·m−2·h−1) étaient cohérents avec les mesures pour d'autres sols forestiers bien drainés mais étaient beaucoup plus faibles que les mesures pour des sites riches en N avec des sols mal drainés. La nitrification chimio-autotrophe était importante dans les deux bassins versants et comptait pour 60% (WS 3) et 40% (WS 4) de la production totale de N2O. Dans le bassin WS 3, la production de N2O a été favorisée par des additions de CaCO3 et pourrait être inhibée par un faible pH du sol. Dans le bassin WS 4, la production de N2O sur les pentes exposées au sud était exceptionnellement faible, limitée par la faible disponibilité de NO3 et associée à un assemblage distinct de la végétation ligneuse. À partir de cette observation, nous formulons l'hypothèse que des différences dans la végétation peuvent influencer les taux de recyclage de N et la sensibilité à la saturation en N.

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