Bakker,M.R., George,E., Turpault,M.-P., Zhang,J.L. and Zeller,B.(2004): Impact of Douglas-fir and Scots pine seedlings on plagioclase weathering under acidic conditions. Plant and Soil, 266, 247-259.


 The weathering of soil minerals in forest ecosystems increases nutrient availability for the trees. The rate of such weathering and its relative contribution to forest tree nutrition, is a major issue when evaluating present and potential forest stand productivity and sustainability. The current paper examines the weathering rate of plagioclase with and without Douglas-fir or Scots pine seedlings, in a laboratory experiment at pH 3-4 and 25℃. All nutrients, with the exception of Ca, were supplied in sufficient amounts in a nutrient solution. The objective of the experiment was to evaluate the potential of trees to mobilise Ca from the mineral plagioclase that contained 12% of Ca. Amounts of nutrients supplied in the nutrient solution, amounts accumulated in the living tissue of the seedlings and amounts leached from the experimental vessels, were measured. A weathering balance, accounting for leached + accumulated - supplied amounts, was established. Bio-induced weathering, defined as the weathering increase in the presence of trees, relative to the weathering rate without trees (geochemical weathering; control vessels), under the present experimental conditions, explained on average, 40% of total weathering (biological + geochemical). These conditions appeared more beneficial to Scots pine (higher relative growth rate, higher Ca incorporation) than to Douglas-fir.

Key words: Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii [Mirb.] Franco(マツ科トガサワラ属オレゴンパイン/ダグラスファー/ベイマツ/アメリカトガサワラ); plagioclase; Scots pine (Pinus sylvestris L.)(ヨーロッパアカマツ /オウシュウアカマツ/サスナ/スコッチパイン/ノルウェ−パイン/レッドウッド/ロシアアカマツ); tree nutrition; weathering』

 森林生態系での土壌鉱物の風化は、樹木に対する栄養の利用可能性を増やす。そのような風化速度およびその森林樹木の栄養摂取への相対的な寄与は、現在および潜在的な森林群生の生産性と持続性を評価するさいに大事な問題である。本論文は、pH 3〜4および25℃での実験室実験において、オレゴンパインまたはヨーロッパアカマツの実生を伴う場合と伴わない場合の斜長石の風化速度を調査している。Caを除いたすべての栄養素は、栄養溶液に十分な量が供給された。実験の目的は、12%のCaを含んだ鉱物斜長石からCaを移動させる樹木の潜在力を評価することであった。栄養溶液に供給された栄養素の量、実生の生組織に濃集した量、および実験容器から浸出した量が測定された。浸出量+濃集量−供給量として計算することで、風化バランスが確立された。本実験条件下で、樹木のない場合(地球化学的風化;対照容器)の風化速度に比べて、風化は樹木の存在により強まると定義される生物起因の風化は、平均して全風化(生物学的+地球化学的)の40%を説明する量であった。これらの条件は、オレゴンパインよりもヨーロッパアカマツ(比較的早い成長速度、Caの大きい取り込み)に対して有益と思われた。』

Materials and methods
 Experimental design
  General methods
  Growth medium
  Description of the minerals
  Preparation of the minerals
  Seedlings and preparation of the glassvessels
  Nutrient solutions
  Drainage solutions
 Analyses at harvest
 Data treatment and interpretation
  Weathering balance
 General observations
 pH and composition of the leachates during the experiment
 Growth, mineral composition and nutrient accumulation in the seedlings
 Weathering balance
 Experimental conditions
  Impact of pH on the leaching dynamics
  Leaching dynamics
 Weathering in the field