Abstract
Thirty sites, encompassing a range of soil and vegetation conditions in the biological reserve of La Tillaie (Fontainebleau Forest, France) were investigated in April 1992. Beech (Fagus sylvatica L.) was the dominant tree species, with several developmental phases forming the forest patchwork. Sessile oak [Quercus petraea (Mattus.) Liebl.] was present but only as old relictual individuals. Gaps in the canopy cover were abundant, mostly caused by wind storms 2 years previously. The next most recent storm was 25 years before, resulting in distinct patches of full-grown trees. Humus profiles were classified and compared with the distribution of earthworm communities, canopy cover, and soil types. Geomorphology was responsible for the main part of the observed variation. Absence of lime in the substrate and direct contact with a sandstone stratum near the ground surface was associated with the absence of earthworms and the appearance of an OH horizon (moder humus). Elsewhere, earthworms were present and humus profiles did not display any OH horizon (mull or mull-like moder humus), but species composition was variable and strongly influenced by the thickness of the superficial sand deposit overlying limestone. On a thick (1 m or more) sandy substrate earthworm communities were dominated by epigeic species together with the anecic Lumbricus terrestris L. The species richness was higher on a shallower sandy substrate (50 cm) where lime was more accessible to tree roots and burrowing animals. The influence of the forest cycle of beech was visible in the latter case (covering most of the area), with an increase in the thickness of the OL and OF horizons and a decrease in endogeic earthworm populations during the phase of intense growth of beech. This fall in burrowing activity was apparent in gaps created by wind storms and fungal diseases within mature stands as early as 2 years after the fall of the trees.
Similar content being viewed by others
References
AFES (1992) Référentiel pédologique. Principaux sols d'Europe. INRA, Paris
Arpin P, Ponge JF, Dabin B, Mori A (1984) Utilisation des Nématodes Mononchida et des Collemboles pour caractériser des phénomènes pédobiologiques. Rev Ecol Biol Sol 21:243–268
Bernier N (1992) Modification de la forme d'humans au cours du cycle sylvogénétique d'une pessière d'altitude. DEA Memoir, University of Orsay
Bernier N, Ponge JF (1993) Dynamique et stabilité des humus au cours du cycle sylvogénétique d'une pessière d'altitude. CR Acad Sci Paris Sci Vie 316:647–651
Bernier N, Ponge JF (1994) Humus form dynamics during the sylvogenetic cycle in a mountain spruce forest. Soil Biol Biochem 26:183–220
Bernier N, Ponge JF, André J (1993) Comparative study of soil organic layers in two bilberry-spruce forest stands (Vaccinio-Piceetea). Relation to forest dynamics. Geoderma 59:89–108
Bouché MB (1972) Lombriciens de France, Ecologie et systématique. INRA, Paris
Bouchon J, Faille A, Lemée G, Robin AM, Schmitt A (1973) Cartes et notice des sols, du peuplement forestier et des groupements végétaux de la réserve biologique de la Tillaie en forêt de Fontainebleau. Université d'Orsay, Orsay
David JF, Ponge JF, Arpin P, Vannier G (1991) Reactions of the macrofauna of a forest mull to experimental perturbations of litter supply. Oikos 61:316–326
Delecour F (1972) Problèmes généraux de complexation organominérale dans les sols bruns ardennais. Pédologie 22:185–197
Duchaufour P (1980) Ecologie de l'humification et pédogénèse des sols forestiers. In: Pesson P (ed) Actualités d'écologie forestière. Gauthier-Villars, Paris, pp 177–201
Duchaufour P (1991) Pédologie: sol, végétation, environnement. Masson, Paris
Faille A (1975a) Recherches sur les écosystèmes des réserves biologiques de la forêt de Fontainebleau. V. Evolution à court terme des humus à la suite de l'ouverture de clairières. Oecol Plant 10:43–62
Faille A (1975b) Recherches sur les écosystèmes des réserves biologiques de la forêt de Fontainebleau. VI. Influence tardive du clairiérage sur les humus. Oecol Plant 10:309–330
Faille A (1977a) Action des peuplements de Calamagrostis epigeios (L.) Roth, dans la dynamique des écosystèmes de la forêt de Fontainebleau. I. Rôle dans le cycle de la matière organique et des bioéléments majeurs. Bull Ecol 8:11–21
Faille A (1977b) Action des peuplements de Calamagrostis epigeios (L.) Roth, dans la dynamique des écosystèmes de la forêt de Fontainebleau. II. Influence sur quelques caractères des humus et leurs activités microbiennes. Rev Ecol Biol Sol 14:289–306
Faille A, Lemée G, Pontailler JY (1984a) Dynamique des clairières d'une forêt inexploitée (réserves biologiques de la forêt de Fontainebleau). I. Origine et état actuel des ouvertures. Acta Oecol Oecol Gen 5:35–51
Faille A, Lemée G, Pontailler JY (1984b) Dynamique des clairières d'une forêt inexploitée (réserves biologiques de la forêt de Fontainebleau). II. Fermeture des clairières actuelles. Acta Oecol Oecol Gen 5:181–199
Greenacre MJ (1984) Theory and applications of correspondence analysis. Academic Press, London
Guillet B, Robin AM (1972) Interprétation de datations par le 14C d'horizons Bh de deux podzols humo-ferrugineux, l'un formé sous callune, l'autre sous chênaie-hêtraie. CR Acad Sci Paris Ser D 274:2859–2862
Jacquiot C, Robin AM, Bedeneau M (1973) Reconstitution d'un ancien peuplement forestier en forêt de Fontainebleau par l'étude anatomique de charbons de bois et leur datation par le 14C. Bull Soc Bot Fr 120:231–234
Koop H, Hilgen P (1987) Forest dynamics and regeneration mosaic shifts in unexploited beech (Fagus sylvatica) stands at Fontainebleau (France). For Ecol Manage 20:135–150
Kubiëna WL (1953) The soils of Europe, Illustrated diagnosis and systematics. CSIC, Madrid
Lemée G (1967) Investigations sur la minéralisation de l'azote et son évolution annuelle dans des humus forestiers in situ. Oecol Plant 2:285–324
Lemée G (1975) Recherches sur les écosystèmes des réserves biologiques de la forêt de Fontainebleau. III. Influence du peuplement graminéen sur les caractères et l'activité biologique du mull acide. Rev Ecol Biol Sol 12:157–167
Lemée G (1978) La hêtraie naturelle de Fontainebleau. In: Lamotte M, Bourlière F (eds) Problèmes d'écologie: structure et fonctionnement des écosystèmes terrestres. Masson, Paris, pp 75–128
Lemée G (1981) Contribution à l'histoire des landes de la forêt de Fontainebleau d'après l'analyse pollinique des sols. Bull Soc Bot Fr 128:189–200
Lemée G (1985) Rôle des arbres intolérants à l'ombrage dans la dynamique d'une hêtraie naturelle (forêt de Fontainebleau). Acta Oecol Oecol Plant 6:3–20
Lemée G (1987a) Dynamique de fermeture par régénération et évolution morphométrique du hêtre dans les vides d'une forêt non exploitée (réserves biologiques de la forêt de Fontainebleau). Bull Ecol 18:1–11
Lemée G (1987b) Les populations de chênes (Quercus petraea Liebl.) des réserves biologiques de la Tillaie et du Gros-Fouteau en forêt de Fontainebleau: structure, démographie, évolution. Rev Ecol Biol Sol 42:329–355
Lemée G (1989) Structure et dynamique de la hêtraie des réserves biologiques de la forêt de Fontainebleau: un cas de complexe climacique de forêt de Fontainebleau: un cas de complexe climacique de forêt feuillue monospécifique tempérée. Acta Oecol Oecol Gen 10:155–174
Lemée G, (1990a) Les réserves biologiques de la Tillaie et du Gros-Fouteau en forêt de Fontainebleau, écocomplexes climaciques. Bull Soc Bot Fr 137:47–62
Lemée G (1990b) Evolution du paysage dans la forêt de Fontainebleau au cours des cinq derniers millénaires. Bull Ecol 21:119–127
Miles J (1985) Soil in the ecosystem. In: Fitter AH (ed) Ecological interactions in soil. Plants, microbes and animals. Blackwell, Oxford, pp 407–427
Miller HG (1984) Dynamics of nutrient cycling in plantation ecosystems. In: Bowen GD, Nambiar EKS (eds) Nutrition of forest trees in plantations. Academic Press, London, pp 53–78
Oldeman RAA (1990) Forests: elements of silvology. Springer, Berlin Heidelberg New York
Page G (1968) Some effects of conifer crops on soil properties. Commonw For Rev 47:52–62
Page G (1974) Effects of forest cover on the properties of some Newfoundland forest soils. Can For Serv Publ No. 1332
Ponge JF, André J, Bernier N, Gallet C (1994) La régénération naturelle: connaissances actuelles. Le cas de l'épicéa en forêt de Macot (Savoie). Rev For Fr 46:25–45
Pontailler JY (1979) La régénération du hêtre en forêt de Fontainebleau. Doctorate thesis, University of Orsay (unpublished)
Robin AM (1970) Contribution à l'étude du processus de podzolisation sous forêt de feuillus. Sci Sol [1970] 63–83
Robin AM (1979) Genèse et évolution des sols podzolisés sur affleurements sableux du Bassin Parisien. Doctorate thesis, University of Orsay (unpublished)
Rohlf FJ, Sokal RR (1969) Statistical tables. Freeman, San Francisco
Shipitalo MJ, Protz R (1989) Chemistry and micromorphology of aggregation in earthworm casts. Geoderma 45:357–374
Sims RW, Gerard BM (1985) Earthworms. Keys and notes for the identification and study of the species. Brill and Backhuys, London
Sokal RR, Rohlf FJ (1969) Biometry. The principles and practice of statistics in biological research. Freeman, San Francisco
Toutain F (1981) Les humus forestiers. Structures et modes de fonctionnement. Rev For Fr 33:449–477
Toutain F (1987) Activité biologique des sols, modalités et lithodépendance. Biol Fertil Soils 3:31–38
Toutain F, Duchaufour P (1970) Etude comparée des bilans biologiques de certains sols de hêtraie. Ann Sci For 27:39–61
Ulrich B (1984) Ion cycle and forest ecosystem stability. In: Ågrén GI (ed) State and change of forest ecosystems. Indicators in current research. Swed Univ Agric Sci, Uppsala, Dep Ecol Environ Res, Rep No. 13, pp 207–233
Van Baren B, Hilgen P (1984) Structuur en dynamiek de La Tillaie, een ongestoord beukenbos in het bosgebied van Fontainebleau. Doctorate thesis, University of Leersum (unpublished)
Weissen F (1979) La régénération naturelle de l'épicéa en Ardenne. Bull Soc R For Belg 86:115–123
Weissen F (1986) Problèmes de régénération en hêtraie ardennaise. Bull Soc R For Belg 93:113–117
Weissen F, Delecour F, Dethioux M (1986) Problèmes de régénération en hêtraie ardennaise: propositions de traitements pour les hêtraies difficiles à régénérer naturellement. Bull Soc R For Belg 93:161–166
Author information
Authors and Affiliations
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Ponge, J.F., Delhaye, L. The heterogeneity of humus profiles and earthworm communities in a virgin beech forest. Biol Fert Soils 20, 24–32 (1995). https://doi.org/10.1007/BF00307837
Received:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF00307837