Forest disturbance by ice storms in Quercus forests of the southern Appalachian Mountains, USA

1 Associate Editor: Craig Lorimer.

Abstract:

In 1994, two ice storms (major freezing rain events) disturbed forests on east- and southeast-facing slopes of the southern Appalachian Mountains, Virginia, USA. This study investigates impacts of the disturbance on Quercus forests, the predominant vegetation type in the Appalachians. Forests were sampled at six sites on two neighbouring mountains during 1997 and 1998. The two storms killed a significant number of trees, reducing basal area and density by 28.7% and 29.2%, respectively, in the transects sampled for this study. The storms also removed an estimated 43.7% of the canopy cover. Uprooting of trees disturbed 3.5% of the soil surface, on average. The ice storms eliminated some minor tree species from the sampled transects, reducing species richness; however, evenness increased. Both abiotic and biotic factors (mountain, slope, tree size, and species) influenced patterns of tree damage and mortality. Differences among species in susceptibility to ice storm damage seem particularly important for forest dynamics. The dominant Quercus prinus, along with Acer rubrum and Carya species, exhibited low mortality, whereas Pinus rigida had exceptionally high mortality. More generally, mortality was low in shade-tolerant and moderately shade-tolerant species, and high in those intolerant of shade. Periodic ice storms may contribute to the successional replacement of Pinus rigida and other susceptible species by less susceptible species.

Résumé:

En 1994, deux tempêtes de verglas (épisodes majeurs de pluie verglacante) ont affecté les forêts sur les pentes orientées à l’est et au sud-est dans les Appalaches de l’état de la Virgine, É.-U. Cette étude a examiné les impacts de ces perturbations sur les forêts de chêne, le type prédominant de végétation dans les Appalaches. Six sites forestiers ont été échantillonnés sur deux montagnes adjacentes en 1997-1998. Dans les transects échantillonnés, les deux tempêtes ont tué un nombre significatif d’arbres réduisant la surface terrière et la densité par 28,7 et 29,2%, respectivement. Les tempêtes ont aussi réduit le couvert forestier de 43,7%. Les arbres déracinés affectaient en moyenne 3,5% de la surface du sol. Dans les transects échantillonnés, les tempêtes ont éliminé des espèces d’arbres peu courantes diminuant ainsi la richesse en espèces alors que l’homogénéité était augmentée. Autant les facteurs biotiques qu’abiotiques (montagne, pente, taille de l’arbre et espèce) ont affecté les patrons de mortalité et de dommage des arbres. Les différences de susceptibilité aux dommages causés par les tempêtes de verglas entre les espèces d’arbres semblent particulièrement importantes dans la dynamique forestière. L’espèce dominante, le chêne châtaignier, ainsi que l’érable circiné et les caryers ont démontré de faibles mortalités alors que le pin rigide avait une mortalité exceptionnellement élevée. En termes plus généraux, la mortalité était faible chez les espèces tolérantes à l’ombre et élevée pour celles intolérantes. Des tempêtes de verglas périodiques pourraient contribuer au remplacement successionnel du pin rigide et des autres espèces susceptibles par des espèces plus résistantes.

Key Words::

• eastern North America
• forest dynamics
• freezing rain
• glaze
• oak forest.

Mots-clés::

• chênaie
• dynamique forestière
• Est de l’Amérique du Nord
• pluie verglacante
• verglas.

Nomenclature::

• Strausbaugh & Core
• 1978.

Notes

1 Associate Editor: Craig Lorimer.