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A potential nutritional modifier for predicting primary productivity of Pinus radiata in New Zealand using a simplified radiation-use efficiency model

Horacio E. Bown, Euan G. Mason, Michael S. Watt, Peter W. Clinton

Abstract


The 3-PG (Physiological Principles in Predicting Growth) radiation-use efficiency model has been widely used and tested for predicting the primary productivity of forests all over the world. This radiation-use efficiency model accounts for plant nutrition through a user-defined dimensionless fertility parameter (fN) that determines the effects a unit of radiation. Currently, this fertility parameter has to be entered by the user based on intuition or experience. The goal of this study was to propose a fertility modifier (fN) for the radiation-use efficiency family of models based on soil chemical and physical variables. We determined gross- and net-primary productivity for a set of 10 intensively measured mini-plots of Pinus radiata D. Don on the South Island of New Zealand and then fitted a fertility modifier, fN, to the set of plots using a simplified radiationuse efficiency model. Fitted fN values were correlated to soil physical and chemical variables. The nutritional modifier, fN, significantly increased with the soil N (%) and decreased with the soil C:N ratio, and both, soil N and the C:N ratio, were measured in the upper 10 cm of soil (fN = 1.32 – 0.04 C:N + 0.99 N, r2 = 0.73, P = 0.009). If confirmed, this relationship may prove useful to estimate the fertility modifier of radiation-use efficiency models (e.g., 3-PG) for Pinus radiata plantations in New Zealand. However, caution should be exercised for sites where mineral nutrients other than nitrogen limit productivity.

 

 

El modelo de eficiencia en el uso de la radiación 3-PG (por sus siglas en inglés: Physiological Principles in Predicting Growth) ha sido ampliamente utilizado y probado para predecir productividad primaria de bosques en todo el mundo. Este modelo considera el estado nutricional de un cultivo a través de un parámetro de fertilidad (fN) adimensional, definido por el usuario que reduce la efectividad de una unidad de radiación en el modelo. De momento este parámetro de fertilidad es ingresado por el usuario basado en intuición o experiencia. El objetivo de este estudio consistió en proponer un modificador de fertilidad (fN) para la familia de modelos de eficiencia en el uso de la radiación basado en variables físicas y químicas de suelos. Para lograr este objetivo, se determinó la productividad primaria bruta y neta en un conjunto de 10 mini-parcelas, medidas intensivamente, de Pinus radiata D. Don en la Isla Sur de Nueva Zelanda, posterior a lo cual se ajustó el modificador de fertilidad, fN, al conjunto de parcelas utilizando un modelo simplificado de eficiencia en el uso de la radiación. Los valores ajustados de fN fueron correlacionados con una amplia gama de variables físicas y químicas de suelos. El modificador nutricional, fN, aumentó significativamente con la concentración de N en el suelo (%) y disminuyó con la relación C:N del suelo, ambas variables medidas en los primeros 10 cm del suelo (fN = 1,32 – 0,04 C:N + 0,99 N, r2 = 0,73, P=0.009). De ser confirmada, esta relación podría demostrar ser útil para estimar el modificador de fertilidad en los modelos de eficiencia en el uso de la radiación (e.g. 3-PG) para plantaciones de Pinus radiata en Nueva Zelanda. Sin embargo, se debe tener precaución en el cálculo de este parámetro de fertilidad en sitios en los cuales nutrientes otros que nitrógeno limitan la productividad.


Keywords


Nutritional modifier, Pinus radiata, primary productivity, radiation-use efficiency, soil C/N, soil N, modificador nutricional, productividad primaria, eficiencia en el uso de la radiación, relación C/N de los suelos, N en el suelo

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DOI: http://dx.doi.org/10.7764/rcia.v40i2.1104