Long term aboveground litterfall production in boreal jack pine (Pinus banksiana) and black spruce (Picea mariana) stands along the Boreal Forest Transect Case Study in western central Canada

Abstract

Boreal Forest Transect Case Study with a natural climate gradient resulting from latitudinal variation provides a spatial proxy for expected climate change, and can help to understand its impact on different ecosystem processes and how the forest species are adapting to these changes. We investigated year to year variation in aboveground litter production for 2001–2010 in 13 different mature jack pine (JP) and black spruce (BS) stands in relationship to climatic variables. Simple linear and step-wise regression analysis showed that tree species interacted differently with climate and stand variables affecting litterfall. Annual total and woody litterfall varied from 57 to 164 g·m^−2.y⁻¹ in JP and 18 to 63 g·m^−2.y⁻¹in BS. Needle litterfall accounted for about 70% of the total litter production in JP and BS and about 80% in mixed wood stands, and explained significant variation in total litter production. On regional scale, needle litter production was strongly influenced by growing degree days (R² = 0.96). Woody litterfall decreased with winter precipitation (R² = 0.95) in JP, and increased with productivity (R² = 0.88) in BS. Regression models developed here are useful tools in carbon budget models.

Résumé

L'étude intitulée Boreal Forest Transect Case Study s'étend sur un gradient climatique latitudinal naturel qui peut servir d'indicateur spatial des changements climatiques appréhendés et ainsi aider à comprendre quels sont les impacts sur les différents processus écosystémiques et comment les espèces forestières s'adaptent à ces changements. Nous avons examiné les variations annuelles de la production de litière de 2001 à 2010 dans 13 peuplements matures de pin gris (PG) et d'épinette noire (EN) en lien avec les variables climatiques. Des analyses de régressions linéaires simple et séquentielle ont montré que les espèces d'arbres interagissaient différemment avec les variables climatiques et de peuplement qui affectaient la litière. La quantité de litière totale et ligneuse variait de 57 à 164 g·m⁻² par année pour PG et de 18 à 63 g·m⁻² par année pour EN. La litière d'aiguilles représentait environ 70 % de la production totale de litière pour PG et EN et environ 80 % dans les peuplements mélangés et expliquait une part significative de la variabilité de la production totale de litière. À l'échelle régionale, la production de litière d'aiguilles était fortement influencée par les degrés-jours de croissance (R² = 0.96). La litière ligneuse diminuait avec les précipitations hivernales (R² = 0.95) pour PG et augmentait avec la productivité (R² = 0.88) pour EN. Les modèles de régression qui ont été développé ici sont des outils utiles dans les modèles de bilan de carbone.

Keywords:

• black spruce
• boreal forests
• climate change
• jack pine
• litterfall

Mots-clés:

• changements climatiques
• épinette noire
• forêt boréale
• litière
• pin gris