Natural recovery of vegetation on reclamation stockpiles after 26 to 34 years

ABSTRACT

Stockpiling of soils is essential for reclamation after oil sands mining, and can influence revegetation through degradation of seed viability and soil quality. Three peat-mineral stockpiled areas in upland boreal forest, aged 26 to 34 years, were assessed for effects on soil, vegetation, and successional status to study the natural recovery of vegetation. Six upland (five native, one non-native) and one lowland native species community types were identified where non-vascular had more communities than vascular plants. Upland boreal species that were likely not present in the soil seed bank, colonized the sites relatively quickly with a plant community of early to mid successionals, including persistence of a lowland species (Amblystegium serpens) and non-natives. Presence of a non-native community (Melilotus officinalis) 26 to 34 years after reclamation can be concerning. Stockpiled soil texture (clay) and tall shrub stem density were most influential on plant community development. Stem density (DBH > 5 cm), self-thinning of early successional species (Salix, Betula papyrifera), and presence of climax species (Picea glauca) resembled the successional trend of natural boreal forests in the region. Results from this study suggest natural recovery of upland boreal forest on lowland peat substrate is possible and can support evolving plant communities.

RÉSUMÉ

Le stockage de sols est essentiel à la restauration suite à l’exploitation des sables bitumineux; il peut influencer la végétalisation en diminuant la viabilité des graines et la qualité des sols. Trois zones de stockage de tourbe et de sol minéral dans des forêts boréales de haut de pente âgées de 26 à 34 ans ont été évaluées quant à leurs effets sur le sol, la végétation et le statut successionnel pour étudier le rétablissement naturel de la végétation. Des communautés associées à six espèces de haut de pente (cinq indigènes, une introduite) et une espèce indigène de bas de pente ont été identifiées, incluant davantage de communautés de plantes non-vasculaires que vasculaires. Les espèces boréales de haut de pente qui n’étaient vraisemblablement pas présentes dans la banque de graines du sol ont colonisé les sites relativement rapidement avec une communauté de plantes de début ou de milieu de succession, incluant la persistance d’une espèce de bas de pente (Amblystegium serpens) et d’espèces introduites. La présence d’une communauté d’espèce introduite (Melilotus officinalis) 26 à 34 ans après la restauration pourrait être préoccupante. La texture des sols stockés (argile) et la densité d’arbustes hauts avaient plus d’influence sur le développement des communautés de plantes. La densité de tiges (DBH > 5 cm), l’auto-élagage des espèces de début de succession (Salix, Betula papyrifera) et la présence d’espèces climaciques (Picea glauca) ressemblaient à la trajectoire successionnelle des forêts boréales naturelles de la région. Les résultats suggèrent que le rétablissement naturel des forêts boréales de haut de pente sur un substrat de tourbe de bas de pente est possible et pourrait soutenir l’évolution des communautés de plantes.

KEYWORDS:

• Boreal forest
• climax species
• community composition
• natural recovery
• oil sands reclamation
• successional trajectory

MOTS CLÉS:

• Forêt boréale
• espèces climaciques
• composition des communautés
• rétablissement naturel
• restauration de sables bitumineux
• trajectoire successionnelle

Acknowledgments

We acknowledge René Belland and Richard Caners for their valuable help to identify bryophyte samples. We thank the editor and two anonymous reviewers for their constructive suggestions that greatly improved the overall manuscript.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors.

Additional information

Funding

We acknowledge Suncor Energy Inc. for financial support for graduate student expenses and access to their reclamation sites.