Decomposition of Beech and Spruce Litter in Neighbouring Beech and Spruce Forests

Abstract

Climate change is expected to cause a transformation from spruce to beech dominated forests in a large part of southeast Norway. A shift in dominating tree species may have a large effect on the factors controlling the rate of litter decomposition, and consequently the rate of greenhouse gas induced climate change. To better understand how this transformation will influence the carbon balance in these forest ecosystems, we need to understand the factors controlling decomposition. A litter bag experiment was conducted in neighbouring beech and spruce forests in southeast Norway. Litter bags with beech and spruce litter was placed in manipulated litter layer plots in the two forest types. This was done to investigate the relative importance of litter type, forest type, the litter layer, and their interactions as determinants of litter decomposition rate. The litter layer manipulations were: transplanted beech litter, transplanted spruce litter, and removal of litter. Un-manipulated plots served as control. After incubation, litter mass loss and nitrogen release as a function of mass were calculated. The interaction between litter type and forest type had a significant effect on mass loss. In the spruce forest, spruce litter lost significantly more mass than beech litter, but there were no significant differences between the two litter types when placed in the beech forest. Litter layer transplantations also had significant effects. More mass was lost when litter was placed in the transplanted beech compared to the transplanted spruce and removal plots. Individually, neither the litter type nor the forest type had significant effects on mass loss. This indicates that litter type in the litter layer is more determining for the decomposition rate than forest type. Higher mass loss in plots with beech compared to spruce in the litter layer indicates that a transformation from spruce to beech forests will likely lead to a faster decomposition rate. This may especially be true in the transitional phase when the forests are mixed. The implication of a transformation from sprue to beech dominated forests may thus be a faster release of CO2 to the atmosphere, contributing to increased global warming.

Det antas at klimaendringene vil føre til et skifte fra gran- til bøkedominerte skoger i store deler av sørøst-Norge. Et skifte i dominerende treslag kan ha stor innvirkning på faktorene som kontrollerer hastigheten til strønedbrytningen, og dermed hastigheten til fremtidige klimaendringer. For å øke forståelsen av hvordan et slikt skifte vil påvirke karbonbalansen i disse økosystemene, må vi øke kunnskapen om faktorene som kontrollerer nedbrytningshastigheten. Et strøposeeksperiment ble utført i en gran- og en bøkeskog som grenser til hverandre i sørøst-Norge. Strøposer med bøkeløv og grannåler ble plassert i ruter med manipulert strølag i de to skogtypene. Dette ble gjort for å undersøke den relative viktigheten av strøtype, skogtype og strølaget, samt deres interaksjoner som bestemmende for nedbrytningshastigheten. Manipulasjonene i strølaget var: transplantert bøk, transplantert gran og fjerning av strø. Umanipulerte ruter fungerte som kontroll. Tap av masse fra strøet og frigjøring av nitrogen som en funksjon av masse ble beregnet. Interaksjonen mellom strøtype og skogtype hadde en signifikant effekt på tap av masse. I granskogen var det et signifikant større tap av masse fra granstrøet enn fra bøkestrøet, men det var ingen signifikant forskjell mellom de to strøtypene i bøkeskogen. Strølagstransplantasjon hadde også en signifikant effekt. Mer masse gikk tapt da strøet ble plassert i ruter med transplantert bøk enn i ruter med transplantert gran og ruter der strøet hadde blitt fjernet. Derimot hadde verken strøtype eller skogtype individuell effekt på tap av masse. Dette indikerer at strøtypen i strølaget har større betydning for nedbrytningshastigheten enn skogtypen. Den raskere nedbrytningen i ruter med bøk sammenlignet med gran i strølaget viser at et skifte fra gran- til bøkeskog trolig vil føre til en raskere nedbrytningshastighet, spesielt i blandingsskogene som oppstår i overgangsfasen. Resultatene tyder på at et skifte fra gran- til bøkeskog vil føre til et større utslipp av CO2 til atmosfæren, som vil bidra til økt global oppvarming.