Variability in the growth rates and foliage δ¹⁵N values of black spruce trees across a slope gradient in the Alaskan Interior¹.

Black spruce ( Picea mariana (Mill.) B.S.P.) is a dominant species on north-facing slopes located on the permafrost in the Alaskan Interior, where tree growth rates vary significantly across slope gradients. To better understand the effects of nitrogen (N) and mycorrhizal associations on plant growth, we investigated the relationships between tree growth and isotope ratios of nitrogen (δ15N) in foliage and roots, because plant δ15N values reflect tree dependencies on N uptake by mycorrhizae. We established two transects (one along a slope gradient, and a second on a north-to-east axis at a fixed elevation) and four plots on the slope gradient transect. We measured current shoot growth of saplings on transects and aboveground biomass (AGB) in the plots. We collected foliage and fine root samples and measured their δ15N signatures and N concentrations. The AGB and shoot growth varied widely across the gradient: values were higher at high elevations and at the east-northeast aspect. Foliage δ15N values and N concentrations were positively correlated with tree growth, but growth rate was negatively correlated with the dependency on mycorrhizae for N uptake. Thus, black spruce had a reduced dependency on mycorrhizae for N uptake on the upper slope, where conditions were N-rich. On the lower slope, where the soil active layer was shallow, black spruce growth was limited and had an elevated dependency on mycorrhizae for N uptake. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

L'épinette noire ( Picea mariana (Mill.) B.S.P.) est une espèce dominante sur les pentes exposées au nord situées sur le pergélisol à l'intérieur de l'Alaska, là où le taux de croissance des arbres varie de façon significative suivant l'inclinaison de la pente. Pour mieux comprendre les effets de l'azote (N) et des associations mycorhiziennes sur la croissance des plantes, nous avons étudiés les relations entre la croissance des arbres et les rapports isotopiques de l'azote (δ15N) dans le feuillage et les racines étant donné que les valeurs de δ15N indiquent dans quelle mesure les arbres dépendent de l'absorption de N par les mycorhizes. Nous avons établi deux transects (le premier suivant l'inclinaison de la pente et l'autre suivant un axe est-nord-est à une altitude fixe) et quatre places échantillons sur le transect le long l'inclinaison de la pente. Nous avons mesuré la croissance courante des pousses des gaules le long des transects ainsi que la biomasse aérienne (BA) dans les places échantillons. Nous avons prélevé des échantillons du feuillage et des racines fines et mesuré leur signature isotopique δ15N ainsi que leur concentration en N. La croissance des pousses et de la BA variait beaucoup le long de la pente : les valeurs étaient plus élevées à haute altitude et pour l'exposition est-nord-est. Les concentrations de N et les valeurs de δ15N étaient positivement corrélées avec la croissance des arbres mais le taux de croissance était négativement corrélé avec la dépendance envers les mycorhizes pour l'absorption de N. Par conséquent, l'épinette noire avait une moins forte dépendance envers les mycorhizes pour l'absorption de N dans le haut de la pente où N était abondant. Dans le bas de la pente où la couche active de sol était peu profonde, la croissance de l'épinette noire était limitée et fortement dépendante des mycorhizes pour l'absorption de N. [Traduit par la Rédaction] [ABSTRACT FROM AUTHOR]

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