Allometric relationships for biomass and leaf area of beech (Fagus sylvatica L)

Abstract - The objectives of this study were i) to establish allometric relationships among stem and crown dimensions, biomass, and leaf area, ii) to determine the relative aboveground biomass distribution, iii) to quantify the relationship between leaf area and the water-conducting cross-sectional stem area, iv) to determine the vertical gradient of the specific leaf area (SLA) and v) to estimate aboveground stand biomass and leaf area index (LAI). Thirty-eight trees were sampled, ranging in age from 8-59 years. Tree biomass amounts increased with increasing diameter at breast height (dbh). Nonlinear models on dbh explained more than 90% of the biomass variance; regressions improved when tree height was used as well. Crown dimensions increased with stem size. A linear relationship was found between basal area and crown length. Crown projection area was nonlinearly related to leaf area and crown biomass. The fraction of dry matter present in the stem generally increased with tree biomass, but differently for trees from different diameter classes. The ratio between leaf and branch biomass decreased significantly with increasing tree size. The ratio between leaf biomass and leaf area (SLA) was relatively constant for whole trees, amounting on average to 172 cm ² g^-1. SLA generally increased from the tree top down to the crown base; this pattern did not significantly differ among trees within a stand. The rate of change decreased with decreasing canopy closure. A strong linear relationship existed between leaf area and sapwood area: the ratio was affected by the height of the crown base. Aboveground stand biomass ranged from 6 to 167 ton ha^-1, and increased linearly with stand age. LAI reached a maximum of seven; the leveling off was ascribed to self-thinning.

Résumé - Relations allométriques entre la biomasse et la surface foliaire du hêtre (Fagus sylvatica L). Les objectifs de l'étude étaient i) l'établissement de relations allométriques entre la dimension du tronc, la dimension de la couronne, la biomasse, et la surface foliaire, ii) le calcul de la distribution de la biomasse aérienne entre différents organes, iii) la quantification des relations entre la surface foliaire et la section du tronc, iv) l'établissement du gradient vertical de la surface foliaire spécifique (SLA), et v) l'estimation du biomasse aérienne et de l'indice foliaire (LAI). Au total, 38 individus ont été échantillonnés, dont l'âge variait entre 8 et 59 ans. En général, la biomasse augmente avec le diamètre du tronc à 1,30 m. Des modèles non-linéaires du diamètre expliquent plus de 90 % de la variation de la biomasse. Les régressions étaient améliorées dans les cas où le diamètre et la hauteur étaient tout deux inclus. La dimension de la couronne augmente avec le diamètre du tronc. La surface et la hauteur de la couronne augmentent avec le diamètre du tronc. La surface de la projection de la couronne est liée de façon non-linéaire avec la surface foliaire et la masse de la couronne. Les proportions des matériaux secs des branches augmente avec la biomasse. La proportion entre la biomasse des feuilles et la biomasse des branches diminue avec l'augmentation de la hauteur de l'arbre. La relation entre la biomasse des feuilles et la SLA est constante et a une moyenne de 172 cm² g^-1. SLA croît du sommet de la couronne vers la base de la couronne. Cette relation ne changeait pas entre les arbres dans la parcelle étudiée. La vitesse de variation de SLA diminue dans des conditions plus ouvertes. La relation linéaire entre la surface des feuilles et la surface d'aubier est influencée par la hauteur de la base de la couronne. La biomasse aérienne varie entre 6 et 167 t ha ^-1, et croît de façon linéaire avec l'âge de la parcelle. LAI était entre 3 et 7 : maximum LAI était liée avec mortalité naturelle.