Tree recruitment pulses and long-term species coexistence in mixed forests of western Québec

1 Associate Editor: Charles D. Canham.

Abstract:

In sub-boreal forests of northeastern North America, late-successional stands often contain a fine-scale mixture of several coniferous and hardwood tree species, including an important proportion of relatively shade-intolerant species such as white birch (Betula papyrifera) and yellow birch (B. alleghaniensis). In order to better understand the recruitment of these species, we determined the age at 1 m height of each tree in sample plots located in three stand types representative of different site conditions in a small forest mosaic undisturbed by humans. Three recruitment pulses occurred synchronously in all stand types during the periods 1835-1860, 1910-1930, and 1970-1990, the last two being related to known spruce budworm (Choristoneura fumiferana) outbreaks. These pulsed recruitment episodes were identified for birch species, but also for more shade-tolerant species such as balsam fir (Abies balsamifera) and to a lesser degree white cedar (Thuja occidentalis). White cedar was the only species for which there was some recruitment during the 1940-1960 period, but this was restricted to only one stand type located on mesic sites. These results indicate that when examined over relatively long periods of time, resource availability after canopy disturbances is an important factor for the recruitment above 1 m height for most tree species. In sub-boreal forests, periodic and synchronous mortality of balsam fir can favour the emergence of multi-species, multi-cohort stands, especially where soil conditions are adequate for the recruitment of other tree species.

Résumé:

Dans les forêts sub-boréales du nord-est de l’Amérique du Nord, les peuplements de fin de succession contiennent souvent un mélange à fine échelle de conifères et de feuillus, incluant une proportion importante d’espèces relativement intolérantes à l’ombre comme le bouleau blanc (Betula papyrifera) et le bouleau jaune (B. alleghaniensis). Dans le but de mieux comprendre le recrutement de ces espèces, nous avons déterminé l’âge de recrutement à 1 m de hauteur de tous les arbres dans des parcelles installées dans trois types de peuplement représentatifs de différentes conditions, dans une petite mosaïque forestière n’ayant pas été perturbée directement par l’homme. Trois périodes de recrutement sont survenus de façon synchrone dans les différents types de peuplements durant 1835-1860, 1910-1930 et 1970-1990, les deux derniers coïncidant avec des épidémies connues de tordeuse des bourgeons de l’épinette (Choristoneura fumiferana). Ces périodes de recrutement ont été identifiées pour les bouleaux, mais aussi pour des espèces généralement considérées comme tolérantes à l’ombre comme le sapin baumier (Abies balsamea) et dans une moindre mesure le thuya occidental (Thuja occidentalis). Le thuya est la seule espèce pour laquelle il y a eu un certain recrutement durant la période 1940-1960, mais ce phénomène était limité à un seul type de peuplement sur station mésique. Ces résultats indiquent qu’en examinant la dynamique forestière sur une longue période, la disponibilité en ressources suite aux perturbations naturelles ressort comme étant un facteur important pour le recrutement à 1 m de hauteur pour la plupart des espèces d’arbres. En forêt sub-boréale, la mortalité périodique et synchrone du sapin baumier peut favoriser l’émergence de peuplements multi-espèces et multi-cohortes, particulièrement là où les conditions édaphiques facilitent le recrutement d’autres espèces d’arbres.

Key Words::

• Abies balsamea
• Betula alleghaniensis
• Betula papyrifera
• disturbances
• shade tolerance
• spruce budworm outbreaks
• sub-boreal forests
• tree diversity.

Mots-clés::

• Abies balsamea
• Betula alleghaniensis
• Betula papyrifera
• diversité arborée
• épidémies de tordeuse des bourgeons de l’épinette
• forêts sub-boréales
• perturbations
• tolérance à l’ombre.

Nomenclature::

• Marie-Victorin
• 1964; Powell
• 1980.

Notes

1 Associate Editor: Charles D. Canham.