Management for red spruce conservation in Québec: The importance of some physiological and ecological characteristics – A review

Abstract

The physiological and ecological characteristics of red spruce (Picea rubens Sarg.) are reviewed and integrated into ecosystem management options. Red spruce is a shade-tolerant, late-successional conifer species found in the temperate forests of northeastern North America. Its wood, being of excellent quality, is prized by the forest industry. Unfortunately, this high-value species has been in decline throughout its entire range for the past 50 years. At high elevations, in northeastern United States, crown dieback caused by the combined effect of atmospheric pollution and climate is largely responsible of this decline. In other areas, such as Québec (Canada), the scarcity of red spruce is mainly caused by forest management practices that are poorly adapted to the species' ecophysiology. Many physiological studies have shown that the species is sensitive to full sunlight (at juvenile and advance growth stages), high temperatures and frost. It also has particular microsite requirements for seed germination and early seedling establishment, such as the presence of large decaying woody debris. Hence, a management strategy adapted for red spruce should favour the use of partial cutting, maintaining some overstory and dead wood. This will emulate the natural dynamics of small canopy gaps and minimize the physiological stresses to regeneration. The ecophysiological aspects of natural and artificial regeneration of red spruce should be examined with respect to the increased use of partial cutting techniques.Keys words: advance regeneration, balsam fir (Abies balsamea L.), ecophysiology, ecosystem management, frost susceptibility, light response, microenvironment, red spruce (Picea rubens Sarg.), seedling establishment, shade tolerance, silvicultural systems, thermosensitivity RÉSUMÉ Les caractéristiques physiologiques et écologiques de l'épinette rouge (Picea rubens Sarg.) sont révisées et intégrées dans des options d'aménagement écosystémique. L'épinette rouge est un conifère tolérant à l'ombre et de fin de succession que l'on retrouve dans les forêts tempérées du nord-est de l'Amérique du Nord. Son bois, d'excellente qualité, est recherché par l'industrie forestière. Depuis 50 ans, cette essence de grande valeur a malheureusement connu un déclin sur l'ensemble de son aire de répartition. En haute altitude, dans le nord-est des États-Unis, le dépérissement de la cime causé par l'effet combiné de la pollution atmosphérique et du climat est en grande partie responsable de ce déclin. En d'autres endroits, comme au Québec (Canada), la raréfaction de l'épinette rouge est surtout attribuable à des pratiques d'aménagement forestier peu adaptées à son écophysiologie. Plusieurs études physiologiques ont montré que cette espèce est sensible à la pleine lumière (aux stades juvénile et de régénération préétablie), aux températures élevées et au gel. Elle requiert aussi des microsites particuliers, comme les gros débris ligneux en décomposition, pour la germination des graines et l'établissement initial des semis. Ainsi, ...

Germination and establishment of natural red spruce (Picea rubens) seedlings in silvicultural gaps of different sizes

“…Therefore, stands containing red spruce have always undergone pressure from the forest industry. In the past, silviculture did not necessarily focus on maintaining this companion species; given its particular autecology, red spruce is difficult to regenerate by natural seeding following silvicultural intervention (Dumais and Prévost 2007). Today, the known rarity of this species is an economic as well as a biodiversity issue with respect to forest composition (Grondin and Cimon 2003).…”

Germination et établissement de semis naturels d’épinette rouge (Picea rubens) dans des trouées sylvicoles de différentes tailles

“…3c). Comme l' épinette rouge tolère mal les conditions extrêmes (Dumais et Prévost 2007), il se peut que le couvert de framboisier ait tempéré le microclimat dans l' entourage des semis (Man et Greenway 2011, Hyppönen et al 2013.…”

“…4a). Ces dernières accumulent moins de litière et éloignent les semis de la végétation concurrente (voir Dumais et Prévost 2007). Par contre, dans les moyennes trouées de 100 à 300 m 2 , un meilleur accès à l' eau et aux éléments nutritifs combiné à des conditions acceptables de lumière et de température pourraient expliquer pourquoi les surfaces planes ont favorisé la croissance en hauteur (Fig.…”

“…Ainsi, les peuplements contenant de l' épinette rouge ont toujours subi beaucoup de pression de la part de l'industrie forestière. Par le passé, la sylviculture n' était pas forcément axée sur le maintien de cette essence compagne, d'autant plus que, de par son auté-cologie particulière, l' épinette rouge est difficile à régénérer par ensemencement naturel après une intervention sylvicole (Dumais et Prévost 2007). En conséquence, la raréfaction connue de cette espèce constitue aujourd'hui un enjeu écono-mique, mais aussi de biodiversité en ce qui a trait à la composition forestière (Grondin et Cimon 2003).…”

“…Cet aspect fait partie de sa stratégie de régénération, qui consiste à établir, au fil du temps, une banque de semis et de gaules en sous-étage. Pour survivre sous le couvert, l' épinette rouge est dotée d'une grande tolérance physiologique et d'une capacité d'ajustement morphologique à la faible lumière (Dumais et Prévost 2007). En contrepartie, cette adaptation ne lui permet pas de s'acclimater rapidement au changement brusque des conditions environnementales (Dumais et Prévost 2008).…”