Ann. For. Sci. 63 (2006) 725-732
DOI: 10.1051/forest:200653

Effect of leaf biomass and phenological structure of the canopy on plot growth in a deciduous hardwood forest in northern Japan

Mika Takiya^a, Kiyoshi Umeki^b, Kihachiro Kikuzawa^c and Yasutomo Higashiura<sup>d

a</sup>  Hokkaido Forestry Research Institute Doto Branch Station, Nishi2, Shintoku, Hokkaido, 081-0038 Japan
^b  Graduate School of Science and Technology, Chiba University, Matsudo 648, Matsudo, Chiba, 271-8510 Japan
^c  Ishikawa Prefectural University, Nonoichi, Ishikawa, 921-8836, Japan
^d  School of Life Science, Tokyo University of Pharmacy and Life Science, Hachiohji, Tokyo, 192-0392 Japan

(Received 6 February 2006; accepted 15 June 2006; published online 18 October 2006)

Abstract - We monitored leaf biomass, seasonal changes in leaffall, and plot growth for 11 years post-thinning in a secondary deciduous hardwood stand dominated by Betula maximowicziana Regel in central Hokkaido, Japan. Annual leaf biomass was divided into two phenological amounts: leaves that fell from May to September (early foliage) and leaves that fell from October to November (late foliage). Annual leaf biomass and the ratio of late foliage to annual leaf biomass changed with stand development, thinning, and insect outbreaks. Multiple regression analysis revealed that the gross growth rate was positively dependent on both early and late foliage, whereas the effect of early foliage was stronger than that of late foliage. This result indicates that plot growth was determined by not only total leaf biomass, but also the phenological structure of the canopy. In assessing and controlling forest productivity, the phenological structure of the canopy should be considered.

Résumé - Effet de la biomasse foliaire et de la structure phénologique de la canopée sur la croissance d'un peuplement feuillu décidu dans le nord du Japon. Nous avons contrôlé la biomasse foliaire, les changements saisonniers des chutes de feuilles et la croissance d'un peuplement pendant 11 ans après une éclaircie dans une forêt feuillue secondaire dominée par Betula maximowicziana Regel, dans le nord du Japon. La biomasse foliaire annuelle a été divisée en deux parties phénologiques différentes : une partie tombée de mai à septembre et une autre correspondant aux feuilles tombées à partir d'octobre jusqu'en novembre. La biomasse foliaire annuelle et le rapport entre le feuillage en fin de saison et la biomasse foliaire annuelle ont changé en relation avec l'état de développement du peuplement, l'éclaircie et les interventions des insectes. L'analyse de régression multiple a révélé que le taux brut de croissance dépendait positivement tant du feuillage en début de saison que du feuillage en fin de saison de végétation, quoique l'effet du feuillage en début de saison a été plus fort que celui du feuillage en fin de saison. Ce résultat indique que le croissance du peuplement a été déterminée non seulement par la biomasse foliaire totale mais également par la structure phénologique de la canopée. Dans l'évaluation et le contrôle de la productivité des forêts, la structure phénologique de la canopée devrait être prise en compte.

Key words: disturbance / herbivorous insects / leaf biomass / plot growth / thinning

Mots clés : perturbations / insectes herbivores / biomasse foliaire / croissance du peuplement / éclaircie

Corresponding author: takiya.mika@pref.hokkaido.lg.jp

© INRA, EDP Sciences 2006