Four centuries of soil carbon and nitrogen change after stand-replacing fire in a forest landscape in the western Cascade Range of Oregon

Episodic stand-replacing wildfire is a significant disturbance in mesic and moist Douglas-fir (Pseudotsuga men- ziesii (Mirb.) Franco) forests of the Pacific Northwest. We studied 24 forest stands with known fire histories in the western Cascade Range in Oregon to evaluate long-term impacts of stand-replacing wildfire on carbon (C) and nitrogen (N) pools and dynamics within the forest floor (FF, Oe and Oa horizons) and the mineral soil (0-10 cm). Twelve of our stands burned approximately 150 years ago (''young''), and the other 12 burned approximately 550 years ago (''old''). Forest floor mean C and N pools were significantly greater in old stands than young stands (N pools: 1823 ± 132 kgha -1 vs. 1450 ± 98 kgha -1 ; C pools: 62 980 ± 5403 kgha -1 vs. 49 032 ± 2965 kgha -1 , mean ± SE) as a result of significant differ- ences in FF mass. Forest floor C and N concentrations and C/N ratios did not differ by time since fire, yet potential N mineralization rates were significantly higher in FF of old sites. Old and young mineral soils did not differ significantly in pools, concentrations, C/N ratios, or cycling rates. Our results suggest that C and N are sequestered in FF of Pacific North- west Douglas-fir forests over long (*400 year) intervals, but that shorter fire return intervals may prevent that accumula- tion. Resume´ : Les feux de foretepisodiques qui entraoˆnent le remplacement des peuplements sont des perturbations impor- tantes dans les forets mesiques et humides de douglas (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco) du Pacific Northwest. Nous avons etudie ´ 24 peuplements forestiers dont l'historique des feux est connu dans le paysage de l'ouest des Cascades en Or- egon pour evaluer les impacts a long terme des feux de foret qui entraoˆnent le remplacement des peuplements sur C et N dans les horizons Oe et Oa de la couverture morte et dans le sol mineral (0-10 cm). Douze peuplements ont bruleil y a en- viron 150 ans (« jeunes ») et 12 autres il y a environ 550 ans (« vieux »). Les reserves de C et N dans la couverture morte etaient significativement plus importantes dans les vieux peuplements que dans les jeunes peuplements (reserves de N ± erreur type (ET) : 1823 ± 132 kgha -1 vs 1450 ± 98 kgha -1 ;r eserves de C ± ET : 62 980 ± 5403 kgha -1 vs 49 032 ± 2965 kgha -1 )acause de differences significatives dans la masse de la couverture morte. Les concentrations de C et N et les rapports C:N dans la couverture morte ne differaient pas en fonction du temps ecouledepuis le feu mais les taux poten- tiels de mineralisation de N etaient significativement plus eleves dans la couverture morte des vieux peuplements. Dans le sol mineral, les reserves, les concentrations, les rapports C:N et les taux de recyclage n'etaient pas significativement differ- ents entre les vieux et les jeunes peuplements. Nos resultats indiquent que C et N sont sequestres dans la couche organique des forets de douglas du Pacific Northwest pendant de longs (~400 ans) intervalles mais que des intervalles plus courts en- tre les feux de foret pourraient empecher cette accumulation. (Traduit par la Redaction)