Patterns of and controls over N₂ fixation by green alder were studied in post-fire, mid-succession, and white spruce upland forests in interior Alaska, focusing on the hypothesis that ecosystem-level nitrogen (N) inputs decrease with successional development. N₂-fixation rates tracked plant phenology during the 1997 (drought) and 1998 (normal precipitation) growing seasons. The best model for predicting acetylene reductase activity (ARA, µmol C₂H₄·g nodule_DWT^-1·h^-1) across all stands and sampling periods included a linear response to soil temperature and a quadratic response to Julian day (r² = 0.23, P < 0.0001). There were few significant relationships between seasonal maximum values for ARA and measured leaf traits; however, we did detect an inverse correlation between foliar N to P ratio and seasonal maximum ARA. During 1998, stands with higher maximum ARA had higher soil %N, and maximum ARA was positively correlated with subcanopy %P in O and A soil horizons. During 1997, leaf %P and N resorption were lower and leaves were thinner compared to 1998. Drought effects were most pronounced in mid-succession, where alder exhibited reduced ARA, leaf %P, leaf thickness, and lower leaf resorption of P and N. Although ARA and nodule biomass did not differ among stand types, increases in alder densities with successional time translated to increasing ecosystem-level N inputs across the chronosequence. These results contradict established theory predicting a decline in N₂-fixation rates and N₂-fixer abundance during successional stand development.

Nomenclature: Viereck & Little, 2007.

Les patrons et les facteurs régissant la fixation du N₂ par l'aulne crispé ont été étudiés dans des peuplements après feu, de milieu de succession et de pessières blanches dans des forêts des hautes terres de l'intérieur l'Alaska, en se concentrant sur l'hypothèse que les niveaux d'apport d'azote (N) dans l'écosystème diminuent au cours de la succession. Les taux de fixation de N₂ suivaient la phénologie des plantes au cours des saisons de croissance de 1997 (sécheresse) et 1998 (précipitations normales). Le meilleur modèle pour prédire l'activité de la réductase de l'acétylène (ARA, µmol C₂H₄·g nodule_{poid sec}^-1·h^-1) parmi tous les peuplements et les périodes d'échantillonnage incluait une réponse linéaire à la température du sol et une réponse quadratique au jour julien (r² = 0,23, P < 0,0001). Il y avait peu de relations significatives entre les valeurs saisonnières maximales de l'ARA et les traits mesurés des feuilles; cependant, nous avons détecté une corrélation inverse entre le ratio foliaire N:P et le maximum saisonnier de l'ARA. En 1998, les peuplements ayant un ARA maximal plus élevé avaient un % N du sol plus grand; l'ARA maximal était corrélé positivement avec le % P des horizons O et A du sol en sous-canopée. En 1997, le % P des feuilles et la résorption foliaire de N étaient inférieurs et les feuilles plus minces qu'en 1998. Les effets de la sécheresse étaient les plus prononcés en milieu de succession là où les aulnes avaient des niveaux plus faibles d'ARA, de % P foliaire, d'épaisseur des feuilles et de résorption foliaire de P et N. Bien que l'ARA et la biomasse des nodules ne variaient pas entre les types de peuplements, l'augmentation de la densité des aulnes au cours de la succession s'est traduit par des apports accrus de N dans l'écosystème le long de la chronoséquence. Ces résultats contredisent la théorie reconnue prédisant un déclin des taux de fixation de N₂ et de l'abondance de fixateurs de N₂ au cours du développement successionnel des peuplements.