Inter-annual mobility of nitrogen between beech rings: a labelling experiment

Sliman Elhani , Brígida Lema , Bernhard Zeller , Claude Bréchet , Jean-Marc Guehl , Jean-Luc Dupouey

Nitrogen concentration [N] and isotopic composition ($\delta$15N) in annual growth rings of 16-year-old beech trees (Fagus sylvatica L.) were measured before and after treatment of wood using organic solvents. The trees, grown under field conditions in Northeastern France, were labelled with $^{15}$N-enriched urea solution at leaf level for three successive years (1993, 1994 and 1995), and were sampled in 2001. $\delta^{15}$N values in this experiment ranged from -4 to -7‰ for non-labelled tree. Labelling resulted in markedly increased $\delta^{15}$N of whole wood for years 1994, 1995 and 1996. Significant labelling-induced increases, compared to non-labelled rings, in $\delta^{15}$N were also found in the rings formed before and after the labelling period, pointing to an important mobility of N across the rings. The extraction removed 36% of total nitrogen and 14% of total carbon. The treatment improved the inter-annual resolution of [N] and $\delta^{15}$N , but did not reduce the $^{15}$N signal in rings prior to labelling to the same level as in control tree as was expected. After extraction, significant correlation between August precipitation and [N] variations at the inter-annual level was found for the 1990-2000 period.

Mobilité de l'azote dans les cernes annuels de hêtre : une expérience de marquage. La concentration [N] et la composition isotopique ($\delta^{15}$N) de l'azote ont été mesurées dans les cernes annuels d'arbres d'un jeune peuplement de hêtre (Fagus sylvatica L.) du Nord-Est de la France, âgés de 16 ans. Les analyses ont été effectuées sur des échantillons de bois avant et après l'extraction des composés labiles par des solvants organiques. Les arbres ont été soumis à un enrichissement en $^{15}$N par une solution d'urée pulvérisée sur les feuilles. L'enrichissement a été effectué durant trois années successives : 1993, 1994 et 1995. Les arbres ont été échantillonnés en 2001. Le $\delta^{15}$N du bois de l'arbre non marqué variait entre -4 et -7‰. Le marquage a conduit à une augmentation significative de $\delta^{15}$N dans le bois brut pour les années 1994, 1995 et 1996. On a également trouvé des valeurs élevées de $\delta^{15}$N dans les cernes formés avant et après la période de marquage. Cela traduit une forte mobilité de N entre les cernes. L'extraction a éliminé 36 % de l'azote total et 14 % du carbone. Le traitement appliqué a amélioré la résolution inter-annuelle de [N] et $\delta^{15}$N, mais n'a pas ramené le niveau du signal $^{15}$N dans les cernes formés avant l'expérience de marquage au même niveau que ceux de l'arbre témoin. Après extraction, on a observé une corrélation significative entre les précipitations du mois d'août et les variations inter-annuelles de [N] pour la période 1990-2000.

Mots clés: nitrogen 15; isotopic labelling; internal transfer; tree ring<br>---<br>azote 15; marquage isotopique; transfert interne; cerne de croissance; Fagus sylvatica

Domaines: Sylviculture, foresterie

Sliman Elhani, Brígida Lema, Bernhard Zeller, Claude Bréchet, Jean-Marc Guehl, et al.. Inter-annual mobility of nitrogen between beech rings: a labelling experiment. Annals of Forest Science, 2003, 60 (6), pp.503-508. ⟨10.1051/forest:2003043⟩. ⟨hal-00883723⟩