Effects of light availability and sapling size on the growth and crown morphology of understory Douglas-fir and lodgepole pine

Abstract

Information on the dynamics of sapling growth of Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii var. glauca (Beissn.) Franco) and lodgepole pine (Pinus contorta Dougl. ex Loud. var. latifolia Engelm), two dominant species in the interior of British Columbia, Canada, is incomplete and thus the objective of this study was to understand how light availability and sapling size interact to influence their growth and crown morphology. In an undisturbed forest, 360 saplings were randomly selected in three light classes 0-15, 15-30, and >30% PPFD (photosynthetic photon flux density). A number of morphological and growth parameters were measured, including height and lateral branch growth. Douglas-fir had a more plastic crown morphology than lodgepole pine with its leader to lateral branch growth ratio, live crown depth, and number of branches increasing with increasing light class. Sapling size had little effect on morphological characteristics, but larger saplings of both species had greater absolute height growth and lateral branch growth than did smaller saplings. Both Douglas-fir and lodgepole pine were able to survive up to 50 years and attain a height of 3 m at less than 5% PPFD. These results further suggest that shade tolerance is greater on drier sites, although the mechanisms for such increases in tolerance are unknown. The ecological implications of these findings are discussed in a forestry context. Résumé : L'information sur la dynamique de croissance des gaules du Douglas taxifolié (Pseudotsuga menziesii var. glauca (Beissn.) Franco) et du pin tordu (Pinus contorta Dougl. ex Loud. var. latifolia Engelm), deux espèces dominantes de l'intérieur de la Colombie-Britannique, Canada, est incomplète. L'objectif de la présente étude était, par conséquent, de comprendre comment la disponibilité en lumière et la dimension des gaules interagissent pour influencer leur croissance et la morphologie de leur cime. Dans une forêt non perturbée, on a choisi, au hasard, 360 gaules dans trois classes de lumière : 0-15, 15-30 et >30% de DFPP (densité du flux de photons photosynthétiques). On a mesuré un certain nombre de paramètres morphologiques et de croissance, incluant la hauteur et la croissance des branches latérales. Le Douglas taxifolié présentait une morphologie de cime plus plastique que celle du pin tordu avec un rapport entre la croissance de sa pousse terminale et celle de ses branches latérales, une profondeur de sa cime vivante et un nombre de branches qui augmentaient avec l'augmentation de la classe de lumière. La dimension des gaules avait peu d'effet sur les caractéristiques morphologiques, mais les gaules de plus forte dimension, des deux espèces, avaient une croissance en hauteur absolue et une croissance des branches latérales plus grandes que celles des gaules de plus faible dimension. Le Douglas taxifolié et le pin tordu étaient tous deux capables de survivre jusqu'à 50 ans et d'atteindre une hauteur de 3 m à moins de 5% de DFPP. Les résultats suggèrent, en outre, que la tolérance à l'ombre est plus gran...

Influence of light and competition on crown and shoot morphological parameters of Norway spruce and silver fir saplings

“…The effect of sapling size on crown morphological characteristics apparently depends upon species [10,33] and is …”

“…Therefore, understanding how these traits vary in relation to interacting factors is important in order to promote and assure effectively natural regeneration [1]. Several studies have shown that the effect of light on crown, shoot and needle morphology differs among tree species, with shade-tolerant species typically showing greater morphological changes along a light gradient than do the more shade-intolerant species [4,7,8,12,33]. At the whole plant level, interspecific differences reflect alternative choices between height growth for future gain and investment for survival at present height [32].…”

“…However, the relationships between light and growth or morphological parameters are far to be fully understood. Other than to be species-specific, for a certain species these relationships may vary among climatic regions [34] and may be greatly affected by the interaction with other factors 270 G. Grassi, R. Giannini such nutrient availability, sapling size and competition [8,10,16,25,[31][32][33]. This complexity becomes especially relevant in uneven-aged managed forests, where the high structural fragmentation of the canopy and the clustering pattern of natural regeneration [15] lead to a high spatial variability of light in the understory and of competition between saplings.…”

Chronologie de la croissance chez des semis de sapin baumier (Abies balsamea (L.) Mill.) après une coupe à blanc avec protection de la régénération

“…Kneeshaw et al (2002) n'ont pas discuté du caractère fondamental de la croissance en hauteur chez les espèces étudiées. D'après Williams et al (1999), les trouées formées par la coupe partielle sur le site d'étude de Kneeshaw et al laisseraient pénétrer entre 15 et 30% de lumière incidente. Cette quantité de lumière serait insuffisante pour maximiser la croissance du sapin Douglas et du pin tordu (espèces de lumière) (Chen et al 1996;Williams et al 1999) comme l'indiquent les taux de croissance rapportés par Kneeshaw et al (2002) qui sont inférieurs à 8 cm/an en moyenne pour les deux espèces et ce depuis les coupes partielles.…”

“…D'après Williams et al (1999), les trouées formées par la coupe partielle sur le site d'étude de Kneeshaw et al laisseraient pénétrer entre 15 et 30% de lumière incidente. Cette quantité de lumière serait insuffisante pour maximiser la croissance du sapin Douglas et du pin tordu (espèces de lumière) (Chen et al 1996;Williams et al 1999) comme l'indiquent les taux de croissance rapportés par Kneeshaw et al (2002) qui sont inférieurs à 8 cm/an en moyenne pour les deux espèces et ce depuis les coupes partielles. En fait, un stress hydrique devrait s'observer par une réduction significative de la croissance radiale par rapport aux années antérieures (Kowlowski et Pallardy 1997), ce qui ne fut pas le cas pour la majorité des sapins étudiés dans notre étude tout comme ceux étudiés par Kneeshaw et al (2002).…”