Ann. For. Sci. 61 (2004) 789-794
DOI: 10.1051/forest:2004079

Picea glauca dynamics and spatial pattern of seedlings regeneration along a chronosequence in the mixedwood section of the boreal forest

Tala Awada^a, Geoffrey M. Henebry^b, Robert E. Redmann^c and Hari Sulistiyowati<sup>c

a</sup>  School of Natural Resources, University of Nebraska-Lincoln, 12 D Plant Industry, Lincoln, NE 68583-0814, USA
^b  Center for Advanced Land Management Information Technologies (CALMIT), School of Natural Resources, University of Nebraska-Lincoln, 113 Nebraska Hall, Lincoln, NE 68588-0517, USA
^c  Department of Plant Sciences, University of Saskatchewan, Saskatoon, SK S7N 5A8, Canada

(Received 9 May 2003; accepted 6 February 2004)

Abstract - We studied Picea glauca dynamics in the boreal forest of Saskatchewan, Canada, using 35 stands ranging from < 1 to > 200 y after fire. We determined the spatial pattern and the importance of seedbed conditions to the recruitment of P. glauca. Basal area increased along the chronosequence peaking at 110 y after fire (51.5 m² ha^-1). The ratio of softwood to hardwood increased from 0.03 (16 y) to 17.0 (172 y). Picea glauca tree density increased with stand age, highest densities were observed in a 172 y stand (1413 stems ha^-1). Picea glauca dominated the canopy between 93 and 172 y after fire. Picea glauca snags appeared about 66 y after fire, and remained relatively low in density until 160 y. Saplings were present at varying densities along the chronosequence. Seedlings established immediately after fire and exhibited bimodality with lowest densities observed between 110 and 125 y. Analysis with Ripley's K, showed that seedlings were mainly distributed at random in young stands but were clumped at a distances < 12 m in old stands. In young stands, the majority of seedlings regenerated on the organic layer (LFH 73%), while recruitment was almost exclusively on logs in old stands (94%). Picea glauca regeneration depended on propagule availability and seedbed characteristics at early stand age. Logs and the resultant canopy gaps formed, appear to be critical for P. glauca regeneration in mature and old stands.

Résumé - Dynamique de Picea glauca et répartition spatiale de la régénération selon une chronoséquence située dans une zone de forêt mélangée de la forêt boréale. Nous avons étudié la dynamique de Picea glauca en forêt boréale du Saskatchewan au Canada, en utilisant 35 peuplements dont l'âge va de 1 à 200 ans après incendie. Nous avons étudié la répartition spatiale des semis et mis en évidence l'importance des conditions du milieu de germination pour la régénération de Picea glauca. La surface terrière augmente au cours de la chronoséquence, avec un pic à 110 ans après incendie (51,5 m³ par ha). Le rapport bois résineux sur bois feuillu s'accroît de 0,03 (16 ans) à 17,0 (172 ans) exprimé en surface terrière. La densité de tiges de Picea glauca augmente avec l'âge du peuplement, la plus forte étant observée dans un peuplement de 172 ans (1413 tiges/ha). Picea glauca occupe une place dominante dans le couvert entre 93 et 172 ans après incendie. On voit apparaître des Picea glauca morts sur pied, environ 66 ans après incendie ; ceux-ci restent peu nombreux jusqu'à 160 ans. On constate la présence de jeunes individus, en nombre plus ou moins grand, tout au long de la chronoséquence. Les semis s'installent aussitôt après incendie. Ils sont particulièrement denses à 50 et à 172 ans, avec un minimum entre 110 et 125 ans. L'analyse, à l'aide de la fonction de Ripley's K, montre que, dans les jeunes peuplements, les semis sont répartis au hasard, alors que dans les peuplements âgés, ils sont groupés par bouquets distants de moins de 12 m. Dans les jeunes peuplements, la majorité des semis se développement sur la couche de matière organique du sol (73 %) alors que dans les vieux peuplements ils ne se développement presque exclusivement que sur les arbres tombés au sol, en voie de décomposition (94 %). La régénération de Picea glauca dépend de la disponibilité en semence viable et des conditions du lieu de germination, dans les jeunes peuplements. Pour les vieux peuplements, ce sont les bois au sol et les trous qui en résultent dans le couvert qui dont déterminants.

Key words: Picea glauca / boreal forest / stand dynamics / spatial pattern / Ripley's K

Mots clés : Picea glauca / forêt boréale / dynamique des peuplements / répartition spatiale / Ripley's K

Corresponding author: Tala Awada tawada2@unl.edu

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