Nitrogen uptake by Hylocomium splendens during snowmelt in a boreal forest

Abstract

In most boreal regions snow composes a large portion of the annual precipitation. Although many boreal forest floor bryophytes depend largely on precipitation for their nitrogen (N) supply, bryophyte uptake of snow N is little explored. We studied chemical forms of plant-accessible N in snowmelt, as well as the temporal dynamics of their release. In conjunction we performed a N uptake experiment using the common boreal bryophyte Hylocomium splendens. The results demonstrated that the snowmelt N pool was dominated by NO₃⁻ (86%), followed by NH₄⁺ (11%) and amino acid N (3%), in total providing ca 0.3 kg N·ha⁻¹ to the forest floor vegetation. Hylocomium splendens was able to access both inorganic and organic ¹⁵N labelled N forms (NO₃⁻, NH₄⁺, and glycine) applied in situ to the snow covering the moss prior to snowmelt. Across all the N forms H. splendens took up ca 24% of the snow-deposited N. Nitrate uptake exceeded that of glycine, while NH₄⁺ uptake was intermediate, reflecting the ambient distribution of the snowmelt N pool between plant-accessible N forms.

Résumé

Dans la plupart des régions boréales, une proportion importante des précipitations annuelles tombe sous forme de neige. Bien que plusieurs bryophytes du sol de la forêt boréale dépendent en grande partie des précipitations pour leur approvisionnement en azote (N), l'assimilation du N de la neige par les bryophytes est peu explorée. Nous avons étudié les formes chimiques de N accessibles aux plantes dans l'eau de fonte de la neige, ainsi que la dynamique temporelle de leur disponibilité. Nous avons aussi effectué une expérience d'assimilation de N utilisant Hylocomium splendens, une espèce boréale commune de bryophytes. Les résultats ont démontré que NO₃⁻ dominait le pool de N dans l'eau de fonte de la neige (86%), suivi par NH₄⁺ (11%) et par l'acide aminé N (3%) fournissant au total ca 0.3 kg N·ha⁻¹ à la végétation du sol forestier. H. splendens était capable d'accéder aux formes de N identifiées au ¹⁵N tant inorganiques qu'organiques (NO₃⁻, NH₄⁺ et glycine) ajoutées in situ à la neige couvrant la mousse avant la fonte. De toutes les formes de N, H. splendens a utilisé ca 24% du N déposé par la neige. L'assimilation du nitrate a excédé celui de la glycine, tandis que l'assimilation de NH₄⁺ était intermédiaire, reflétant la distribution ambiante de N dans l'eau de fonte de la neige entre les formes de N accessibles aux plantes.

Keywords:

• amino acid N
• ammonium
• bryophyte ecophysiology
• nitrate

Mots-clés:

• acide aminé N
• ammonium
• écophysiologie des bryophytes
• nitrate