Chemical quality of aboveground litter inputs for jack pine and black spruce stands along the Canadian Boreal Forest Transect Case Study

Abstract

In the Canadian boreal forest, jack pine stands generally have a thin forest floor and occupy sites with coarsetextured soils and good drainage. Black spruce occurs more often on poorly drained sites and develops a thick mossdominated forest floor, but the common attribution of this development to poor quality of black spruce foliar litter has not been tested. We determined needle, twig, cone, and bark litter inputs during 10 y for black spruce and jack pine along the Boreal Forest Transect Case Study in northern Saskatchewan and Manitoba. Analysis of C, N, total phenolics, condensed tannins, and solid-state ¹³C NMR spectra from years 1–3 showed only small differences between species, notably higher tannins in black spruce cones. There was similarly little difference between area-based inputs, including classes of C structures determined by NMR. Condensed tannin input for black spruce was approximately twice that for jack pine, but both were in the very low range of reported values. Similar analyses showed that black spruce forest floor was less decomposed than that of jack pine, and for both species, aromatic litter C inputs appear to be poorly conserved, with a large influence of mosses and lichen. It is unlikely, however, that these large differences are mainly due to the small differences in aboveground litter inputs.

Résumé

Dans la forêt boréale canadienne, les peuplements de pin gris ont généralement des tapis forestiers minces et occupent des sites bien drainés dont les sols ont une texture grossière. Les peuplements d'épinette noire sont le plus souvent situés sur des sites mal drainés et possèdent d'épais tapis forestiers dominés par les mousses, ce qui est généralement attribué à la mauvaise qualité de la litière foliaire de l'épinette noire, mais cette hypothèse n'a pas été testée. Nous avons déterminé les apports à la litière d'aiguilles, de ramilles, de cônes et d'écorce durant 10 ans pour l'épinette noire et le pin gris le long du transect du Boreal Forest Transect Case Study dans le nord de la Saskatchewan et du Manitoba. L'analyse de C, de N, des dérivés phénoliques totaux, des tanins condensés et du spectre de RMN ¹³C en phase solide pour les années 1–3 n'a montré que de petites différences entre les espèces, en particulier une plus grande quantité de tanins dans les cônes des épinettes noires. De façon similaire, il y avait peu de différences entre les apports en fonction de l'aire, incluant les classes de structures de C déterminées par RMN. Les apports de tanins condensés pour l'épinette noire étaient approximativement 2 fois plus élevés que pour le pin gris, mais les valeurs pour les 2 espèces se situaient parmi les plus faibles de l'étendue des valeurs rapportées. Des analyses similaires ont montré que le tapis forestier était moins décomposé pour l'épinette noire que pour le pin gris et que, pour les 2 espèces, les apports aromatiques de C à la litière semblaient être mal conservés avec une grande influence des mousses et des lichens. Il est cependant peu probable que ces grandes différences soient principalement causées par les petites différences dans les apports à la litière de surface.

Keywords:

• black spruce
• ¹³C NMR
• forest floor
• jack pine
• litter
• tannins

Mots-clés:

• épinette noire
• litière
• pin gris
• tanins
• tapis forestier
• RMN ¹³C