Seasonal variability of leaf area index and foliar nitrogen in contrasting dry-mesic tundras

Assimilation and exchange of carbon for arctic ecosystems depend strongly on leaf area index (LAI) and total foliar nitrogen (TFN). For dry-mesic tundras, the seasonality of these characteristics is unexplored. We addressed this knowledge gap by measuring variations of LAI and TFN at five contrasting subarctic heaths during the growing season 2007, from about 2 weeks after bud burst until about 2 weeks before senescence. The communities generally showed an early season LAI and TFN increase, owing to leaf development of deciduous shrubs, and limited variations later on, owing to concurrent leaf growth and mortality of evergreen shrubs. For most of the communities, the TFN:LAI ratio was constant along the entire sampling period, indicating that leaf growth and mortality, triggers for both LAI and TFN, are more important than leaf N retranslocation, which only affects TFN. A constant TFN:LAI ratio facilitates the determination of TFN from LAI, which is easier to measure or simulate. However, a sheltered community showed an increment in the LAI of the deciduous canopy in mid-late season, paralleled by a decreased TFN:LAI ratio. Key words: leaf traits, leaf area index, foliar nitrogen, seasonal canopy dynamics, northern heath, ecosystem C cycle. Dans les ecosystemes arctiques, l'aasimilation et l'echange du carbone dependent fortement de l'index de l'aire foliaire (LAI) et de l'azote foliaire total (TFN). En toundras mesiques-seches, la saisonnalite de ces caracteristiques demeure inexploree. Les auteurs se sont propose de combler ce vide en mesurant les variations des caracteres foliaires, LAI et TFN dans cinq ericacaies contrastees an cours de la saison 2007, pendant une periode allant de 2 semaines apres l'ouverture des bourgeons allant jusqu'a deux semaines avant la senescence. Les communautes montrent generalement une augmentation precoce des LAI et TFN, due au developpement foliaire des arbustes decidus, et une variation limitee par la suite due a la croissante foliaire et la mortality concomitante des arbustes sempervirents. Dans la majorite des communautes, le rapport TFN:LAI demeure constant tout au long de la periode d'echantillonnage, ce qui indique que la croissance foliaire et la mortality, declencheurs pour les LAI et TFN, ont plus d'importance que la retranslocation de N, qui n'affecte que le TFN. Un ratio TFN:LAI constant facilite la determination du TFN a partir du LAI, ce qui est plus facile a mesurer ou a simuler. Cependant, une communaute abritee a montre une augmentation du LAI de la canopee decidue vers le milieu et la fin de la saison, suivi en parallele d'une diminution du ratio TFN:LAI. Mots-cles : caracteres foliaires, index de l'aire foliaire, azote foliaire, dynamique saisonniere de la canopee, ericacaies nordiques, cyclage ecosystemique du carbone. [Traduit par la Redaction]
Introduction Global changes are expected to be particularly pronounced at high latitudes and to profoundly modify ecology and biogeochemistry of arctic terrestrial ecosystems (Callaghan et al. 2004). The large amount [...]