Thirty-year effects of liming on soil and foliage chemistry and growth of northern hardwoods in Pennsylvania, USA

The longevity of a single 22.4 Mg * [ha.sup.-1] application of dolomitic limestone at four northern hardwood stands was evaluated over 30 years (1986-2016) to determine whether changes in soils, foliage, and tree growth were sustained on the unglaciated Allegheny Plateau in northern Pennsylvania, USA. In limed plots, soils, sampled to 45-55 cm depth, and sugar maple (Acer saccharum Marsh.) and black cherry (Prunus serotina Ehrh.) foliage had significantly (P [less than or equal to] 0.05) greater concentrations of calcium (Ca) and magnesium (Mg) through 2016 compared with samples from unlimed plots. Ca and Mg capitals (g * [m.sup.-2]) in the Oi through A horizons combined were greater on limed plots than unlimed plots, largely due to increases in the thickness and nutrient concentration in the A horizon. Over 30 years, sugar maple basal area increment ([cm.sup.2] * [year.sup.-1] BAINC) was greater in limed plots (30.6 [cm.sup.2] * [year.sup.-1] vs unlimed 13.3), American beech (Fagus grandifolia Ehrh.) BAINC was unaffected by lime application, and black cherry BAINC was reduced in limed plots compared with unlimed plots. The sustained effect of this one-time lime treatment shows the strong role of efficient nutrient cycling in forests and suggests that the benefits over a substantial portion of a stand rotation may increase the feasibility of operational liming. Key words: forest liming, base cations, exchangeable calcium (Ca) and magnesium (Mg), percent carbon (C) and nitrogen (N), basal area increment, sugar maple, American beech, black cherry. La longevite d'une application unique de 22,4 Mg * [ha.sup.-1] de calcaire dolomitique dans quatre peuplements de feuillus nordiques situes dans la partie non glaciere du plateau des Alleghany dans le nord de la Pennsylvanie, aux Etats-Unis, a ete evaluee sur une periode de 30 ans (1986-2016) pour determiner si les changements dans le sol, le feuillage et la croissance des arbres ont persiste. Dans les parcelles qui avaient ete chaulees, les sols echantillonnes jusqu'a une profondeur de 45-55 cm, ainsi que le feuillage de l'erable a sucre (Acer saccharum Marsh.) et du cerisier tardif (Prunus serotina Ehrh.), avaient des concentrations de calcium (Ca) et de magnesium (Mg) significativement plus elevees (P [less than or equal to] 0,05) jusqu'en 2016 comparativement aux echantillons provenant de parcelles non chaulees. Les capitaux en Ca et Mg (g * [m.sup.-2]) dans les horizons Oi a A combines etaient plus eleves dans les parcelles chaulees que dans les parcelles non chaulees, surtout a cause de l'augmentation de l'epaisseur et de la concentration des nutriments dans l'horizon A. Sur 30 ans, l'accroissement de la surface terriere (AST [cm.sup.2] * [an.sup.-1]) de l'erable a sucre etait plus eleve dans les parcelles chaulees (30,6 contre 13,3 [cm.sup.2] * [an.sup.-1] dans les parelles non chaulees). L'application de chaux n'a pas eu d'effet sur l'AST du hetre d'Amerique (Fagus grandifolia Ehrh.) et a reduit l'AST du cerisier tardif dans les parcelles chaulees comparativement aux parcelles non chaulees. L'effet persistant de cette application unique de chaux illustre le role majeur du recyclage efficace des nutriments dans les forets et indique que les benefices qui perdurent pendant une partie importante de la periode de revolution d'un peuplement peuvent augmenter la faisabilite du chaulage operationnel. [Traduit par la Redaction] Mots-cles : chaulage en foret, cations basiques, calcium (Ca) et magnesium (Mg) echangeables, pourcentage de carbone (C) et d'azote (N), accroissement de la surface terriere, erable a sucre, hetre d'Amerique, cerisier tardif.
Introduction Forest liming is used to alter soil acidity, counter effects of long-term acidic inputs, and improve the growth and health of trees (Long et al. 2011; Court et al. [...]