Decomposition of chestnut litterfall and eight-year soil chemical changes under a no-tillage management system in Northern Portugal

Abstract

-• Chestnut stands (Castanea sativa Mill.) for fruit production, in Northern Portugal, are subjected to frequent soil tillage operations, which is considered a threat for the system sustainability.• The effects of replacement of conventional tillage by the no-tillage system in chestnut stands on decomposition and nutrient dynamics of leaf litter and burs were evaluated, using the litterbag methodology. Amounts of mass and nutrients in the organic layers, and chemical characteristics of the 0-20 cm top soil layer were assessed after eight years.• The mass loss and release of N, P, Ca and Mg from both leaves and burs buried in the soil were faster than from those placed on the soil surface. Burs decomposed and released nutrients more slowly than leaf litter. The no-tillage system led to the formation of organic layers, which retained great amounts of N (249.2 kg ha −1 ) and Ca (215.5 kg ha −1 ). Such a management system increased the concentration of organic C and nutrients in the 0-5 cm top soil layer, but significant differences were only observed for exchangeable Ca.• The no-tillage system may enhance organic C accumulation regarding the conventional system, due to the increment in both organic and mineral soil layers.litterfall decomposition / litterbag / nutrient dynamics / chestnut stand / soil management / decomposition models / no-tillage / conventional tillage Résumé -Décomposition des chutes de litière de châtaignier et huit années de changements chimiques du sol sous un système de gestion sans labour dans le Nord du Portugal.• Les peuplements de châtaignier (Castanea sativa Mill.) pour la production de fruits dans le Nord du Portugal font l'objet de fréquentes opérations de labour, qui sont considérées comme une menace pour un système de gestion durable.• Les effets de remplacement du labour traditionnel par un système sans labour dans les peuplements de châtaignier sur la décomposition et la dynamique des nutriments des feuilles de la litière et des bogues, ont été évalués en utilisant la technique des sacs à litière. La masse totale des nutriments dans les strates organiques et les caractéristiques chimiques de la partie supérieure (0-20 cm) du sol ont été estimées au bout de huit ans.• La perte de masse et la libération de N, P, Ca et Mg provenant des feuilles et des bogues enfouies dans le sol ont été plus rapides que dans le cas de feuilles et bogues placées à la surface du sol. Les bogues se décomposent et libèrent des nutriments plus lentement que les feuilles de la litière. Le système d'absence de labour a conduit à la formation de strates organiques, qui retiennent une grande quantité de N (249,2Kg ha −1 ) et de Ca (215,5 kg ha −1 ). Un tel système de gestion a accru la concentration en C organique et en nutriments dans la strate de la partie supérieure du sol (0-5cm), mais des différences significatives ont été observées seulement pour le Ca échangeable.• Le système sans labour peut accroître l'accumulation de C organique par rapport au système traditionnel à cause de l'accroissement ...

Litterfall and litter decomposition in chestnut high forest stands in northern Portugal

“…Although the lignin concentration was not considered in our research, the values reported in literature indicate 211 g kg -1 (Sariyildiz, 2008), 246 g kg -1 (Martins et al, 2009) and 272 g kg -1 (Raimundo et al, 2008) for the chestnut leaves. In fact, lignin can dominate litter decomposition rates irrespective of other constituents when the values of initial lignin concentration are higher than 200 g kg -1 (Sariyildiz, 2008).…”

Litterfall and litter chemistry change over time in an old-growth temperate forest, northeastern China

“…Initial litter chemistry including carbon (C): nitrogen (N) and lignin:N ratios are often correlated with the rate of litter decay and therefore the formation of soil organic matter (Fassnacht and Gower, 1999;Mo et al, 2008;Taylor et al, 1989). Thus, cumulative directional changes in litterfall and litter chemistry can profoundly influence the forest floor properties and therefore its developing trend (Ferrari, 1999;Raimundo et al, 2008). Forest litterfall varies greatly among years (Hennessey et al, 1992;Lin et al, 2003;Wright and Cornejo, 1990).…”

Spatio-temporal litterfall dynamics in a 60-year-old mixed deciduous forest

“…Together with nutrient resorption and foliar leaching (Luyssaert et al 2005), litterfall and subsequent decomposition (Raimundo et al 2008) are major pathways of nutrient return to plants. The relative importance of these pathways is nutrient-specific and can strongly differ between tree species, sites, and age of the trees (Binkley 1986).…”