Comparison of biomass and nutrient content between oak (Quercus petraea) and hornbeam (Carpinus betulus) trees in a coppice-with-standards stand in Chimay (Belgium)

The management of forest stands on acid soils requires information on nutrient exports under various harvesting scenarios. Twenty one oaks (Quercus petraea (Mattuschka) Liebl.) and eighteen hornbeams (Carpinus betulus L.) were destructively sampled from a coppice-with-standards stand located on a dystrochrept soil in the Belgian Atlantic Fagne. Regression equations were developed (i) to quantify the partitioning of aboveground biomass and nutrient (N, P, K, Ca, Mg, S) content between the two component species at the stand level, (ii) to estimate the biomass and nutrient content distribution (stemwood, stembark, branchwood/branchbark from various diameter classes) within the two species as a function of breast height diameter, and (iii) to assess the pattern of nutrient concentrations within and between oak stems. For branches (dead and alive) and stems, weighted mean concentrations (wood + bark) tended to be higher in hornbeams for all elements except Ca in stems and K in all components. For both species, nutrient concentrations in live branches decreased with increasing branch diameter (0–1 cm up to > 21 cm), except for Ca in oaks. For oaks stems and large branches, a steep increase in Ca concentrations was noted in bark tissues compared to wood. At the stand level, 81% of total biomass and from 67% (Mg) to 87% (Ca) of total nutrient contents were associated with oak trees. Aboveground nutrient contents represented from 30% (Mg) to 270% (Ca) of the 0–40 cm exchangeable soil pools. Assuming the felling of all oak trees, the harvest of crowns and stems was shown to increase nutrient exports from 85% (Ca) to 281% (Mg) in comparison with a stem only scenario. Comparaison de la biomasse et de la minéralomasse du chêne (Quercus petraea) et du charme (Carpinus betulus) dans un taillis-sous-futaie à Chimay (Belgique). L'estimation de l'exportation des éléments nutritifs selon différents scénarios sylvicoles est indispensable pour la gestion durable des forêts sur sols acides. Vingt et un chênes (Quercus petraea (Mattuschka) Liebl.) et dix-huit charmes (Carpinus betulus L.) ont été sélectionnés au sein d'un taillis-sous-futaie croissant sur sol brun acide dans la Fagne Atlantique belge. Les équations de régression obtenues permettent (i) de quantifier la répartition de la biomasse et des minéralomasses (N, P, K, Ca, Mg, S) aériennes entre les deux espèces à l'échelle du peuplement, (ii) d'estimer, au sein des deux espèces, la distribution de la biomasse et des minéralomasses (bois du tronc, écorce du tronc, bois des branches / écorce des branches pour différentes catégories de diamètre) en fonction du diamètre du tronc et (iii) d'évaluer, chez le chêne, le profil moyen de concentration des nutriments dans le tronc ainsi que la variabilité inter-arbres des concentrations du tronc. Le charme présente des concentrations moyennes généralement plus élevées que le chêne, excepté pour le Ca dans les troncs et pour le K dans tous les organes (troncs et branches mortes ou vivantes). Pour les deux espèces, les concentrations dans les branches vivantes diminuent lorsque le diamètre des branches augmente (de 0–1 cm à > 21 cm), sauf pour le Ca chez le chêne. Au niveau des troncs et des grosses branches de chêne, les concentrations en Ca de l'écorce sont nettement supérieures à celles du bois. À l'échelle du peuplement, 81 % de la biomasse totale et 67 % (Mg) à 87 % (Ca) des minéralomasses totales sont associés aux chênes. Les minéralomasses aériennes représentent 30 % (Mg) à 270 % (Ca) du stock d'éléments échangeables du sol entre 0 et 40 cm. Par rapport à une exploitation limitée aux troncs, la collecte supplémentaire des houppiers de tous les chênes accroît les exportations de 85 % (Ca) à 281 % (Mg)