view in publisher's site

Prescription side effects: Long-term, high-frequency controlled burning enhances nitrogen availability in an Illinois oak-dominated forest

Highlights•Annual burning altered soil N dynamics and relationships among C, N, and P.•Annual burning had little to no effect on soil C and P dynamics.•The high N levels may contrast restoration goals of burning.AbstractControlled burning is a common management technique used to control invasive understory plants and promote oak regeneration throughout the prairie-forest ecotone and across eastern deciduous forests. However, prescribed burning effects on oak forest and woodland soils remain largely unknown. As fire has significant and often disproportionate impacts on soil carbon (C), nitrogen (N), and phosphorus (P), evaluating the impacts of repeated, low-intensity prescribed burning on oak forest soil is fundamental for understanding and predicting burning effects on vegetation dynamics and ecosystem functions. The goal of this study was to evaluate relative changes in soil C and nutrient dynamics in response to three decades of annual, low-intensity controlled burning in an oak-dominated forest in northern Illinois. We found that annual burning increased soil organic and inorganic N availability and microbial biomass N. Burning also increased N cycling rates and N-degrading enzyme activity in the 5–15 cm soil layer. Surprisingly, annual burning had little effect on soil P pools and fluxes, likely due to intrinsically high soil P availability. Similarly, though total soil C increased, burning did not alter available C concentrations, microbial biomass C, C-degrading enzyme activities, or C mineralization rates. As such, annual burning created a positive feedback on inorganic N production, altering relationships among C, N, and P. In contrast with management goals, controlled burning often fails to enhance oak proliferation or decrease the abundance of invasive plants. As Eastern forests were historically N-limited, our study suggests a potential mechanism behind these restoration outcomes: frequent, low-intensity burning may produce soil environments that are incompatible with restoration goals.

عوارض جانبی تجویز: سوختن طولانی‌مدت و با فرکانس بالا دسترسی به نیتروژن را در جنگل بلوط ایلینویز افزایش می‌دهد.

نکات برجسته * خاک تغییر یافته سالانه در حال سوختن N پویایی و روابط بین C، N، و P. * سوزاندن سالانه تاثیر کمی بر پویایی خاک C و P نداشت. * سطح بالای N ممکن است اهداف بازسازی را در تضاد قرار دهد. سوزاندن کنترل‌شده یک تکنیک مدیریتی رایج است که برای کنترل گیاهان زیر آشکوب تهاجمی و ترویج احیای بلوط در سراسر اکوتون جنگل - مرتع و در سراسر جنگل‌های برگریز شرقی استفاده می‌شود. با این حال، اثرات سوختن تجویز شده بر روی خاک‌های جنگلی و جنگلی بلوط تا حد زیادی ناشناخته باقی می‌ماند. از آنجا که آتش‌سوزی اثرات قابل‌توجه و اغلب نامتناسب بر کربن خاک (C)، نیتروژن (N)و فسفر (P)دارد، ارزیابی اثرات سوختن مکرر و با شدت کم در خاک جنگلی بلوط برای درک و پیش‌بینی اثرات سوختن بر پویایی پوشش گیاهی و عملکرد اکوسیستم ضروری است. هدف از این مطالعه ارزیابی تغییرات نسبی در خاک C و پویایی مواد مغذی در پاسخ به سه دهه سوختن کنترل‌شده با شدت کم سالانه در جنگل بلوط غالب در شمال ایلینویز بود. ما دریافتیم که سوزاندن سالانه، قابلیت دسترسی N آلی و غیر آلی خاک و زیست توده میکروبی N را افزایش می‌دهد. سوزاندن همچنین نرخ چرخه N و فعالیت آنزیم تجزیه‌کننده N را در لایه خاک ۵ - ۱۵ سانتی متر افزایش داد. با کمال تعجب، سوزاندن سالانه تاثیر کمی بر روی استخرها و جریان‌های P خاک داشت، که احتمالا به دلیل در دسترس بودن P خاک بالای ذاتی است. به طور مشابه، اگرچه خاک کلی C افزایش یافت، سوزاندن غلظت‌های C موجود، زیست توده میکروبی C، فعالیت‌های آنزیم تجزیه‌کننده C، و یا نرخ معدنی شدن C را تغییر نداد. به این ترتیب، سوختن سالانه یک بازخورد مثبت در تولید N غیر آلی ایجاد می‌کند، و روابط بین C، N و P را تغییر می‌دهد. برخلاف اهداف مدیریتی، سوزاندن کنترل‌شده اغلب نمی‌تواند تکثیر بلوط را افزایش دهد یا فراوانی گیاهان مهاجم را کاهش دهد. از آنجا که جنگل‌های شرقی از نظر تاریخی N - محدود بودند، مطالعه ما یک مکانیزم بالقوه در پشت این نتایج بازیابی پیشنهاد می‌کند: سوختن مکرر و کم‌شدت ممکن است محیط‌های خاکی را ایجاد کند که با اهداف بازیابی ناسازگار هستند.
ترجمه شده با

سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.