Variation in mass and nutrient concentration of leaf litter across years and sites in a northern hardwood forest

Leaf litterfall represents an important nutrient flux in forests, but separating leaves by species and collecting fresh litter annually for nutrient analysis is time-consuming and expensive. To quantify the sources of variation in litterfall nutrient estimates and guide optimal allocation of research effort, we analyzed nutrient concentration (5 years) and mass (6 years) of leaf litter for nine tree species in 13 northern hardwood sites. Coefficients of variation (CVs) in nutrient concentration were higher across sites than over time within sites for most elements; phosphorus was especially variable across sites (56% CV). Thus, to estimate litterfall nutrient fluxes accurately in forests of this type, nutrient analyses should be sitespecific as well as species-specific but may not need to be repeated annually (CVs over time averaged 17% for calcium, 21% for magnesium, 28% for potassium, and 32% for phosphorus concentration). Total leaf litterfall mass varied considerably from year to year, ranging from 234 to 370 g*m [sup-2] averaged over 13 sites. We recommend that litter collectors be elevated above the ground to avoid oversampling during extreme wind events. Use of species-specific allometric equations, or even basal area, to estimate the species composition of total litter mass may obviate the need to sort litter by species. Resume: La chute de litiere de feuilles represente un flux important de nutriments dans les forets mais la separation des feuilles selon l'espece et la collecte annuelle de litiere fraiche pour analyser les nutriments coutent cher et prennent beaucoup de temps. Afin de quantifier les sources de variation des estimations des nutriments presents dans la chute de litiere et de favoriserune allocation optimale des efforts de recherche, nous avons analyse la concentration des nutriments (5 ans) et la masse de litiere de feuilles (6 ans) pour neufespeces d'arbres dans 13 stations de feuillus nordiques. Les coefficients de variation (CV) de la concentration des nutriments etaient plus eleves entre les stations qu'entre les annees dans une meme station pour la plupart des elements; le phosphore etait particulierement variable d'une station a l'autre (CV = 56%). Par consequent, pour estimer avec precision les flux de nutriments dans la chute de litiere de ce type de foret, l'analyse des nutriments devrait etre specifique a chaque station et a chaque espece mais n'a pas besoin d'etre repetee a chaque annee (le CV entre les annees atteignait en moyenne 17% pour la concentration de calcium, 21% pour le magnesium, 28% pour le potassium et 32% pour le phosphore). La masse totale de chute de litiere de feuilles variait considerablement d'annee en annee, allant en moyenne pour les 13 stations de 234 a 370 g*m [sup-2] Nous recommandons que les collecteurs de litiere soient sureleves par rapport au sol pour eviter de surechantillonner lors d'episodes de vents violents. L'utilisation d'equations allometriques propres a chaque espece, ou meme de la surface terriere, pour estimer la composition en espece de la masse totale de litiere peut eviter d'avoir a trier la litiere selon l'espece. [Traduit par la Redaction]
Introduction The mass and nutrient content of leaf production and turnover are important for estimating net primary productivity and nutrient cycling budgets in forested ecosystems (Whittaker et al. 1979; Clark [...]