Aboveground dry matter partitioning, size variation, and competitive processes within second-growth black spruce stands

P.F. Newton and P.A. Jolliffe

Abstract: Three density-stressed black spruce (Piceamariana (Mill.) B.S.P.) populations that naturally regenerated following harvesting in 1970 were selected for study within central insular Newfoundland. Employing historical tree and stand reconstruction techniques, bark, stem, branch, foliage, and total mass distributions were estimated by age-class. Regression analysis was used to assess the effect of density stress on distributional indices, and stepwise multivariate analysis of variance was used to investigate dry matter partitioning patterns. Bark and foliar mass proportions increased with increasing density stress, whereas stem and branch mass proportions declined. Among components, decreased stem proportions best expressed the effects of increasing density stress on dry matter partitioning. Asymmetry within the mass frequency distributions for bark, branch, and foliar components shifted from negative skewness at low relative densities to positive values at high relative densities. Inequality (mass concentration) within the stem mass frequency distributions remained constant, whereas inequality within the bark mass frequency distribution declined in direct proportion to increasing density stress. Inequality within both the branch and foliar mass distributions had curvilinear relationships with increasing density stress: inequality increased from low to intermediate levels of density stress, but declined thereafter. Specific leaf areas did not differ among trees of varying size, suggesting that competition for light may not have been of consequence within the sampled stands. The results are consistent with a resource depletion competitive process, implying that competition within the dense second-growth black spruce stands may have been principally for belowground resources.

Résumé : Trois populations d'épinette noire (Piceamariana (Mill.) B.S.P.) soumises à des niveaux de stress dû à la densité et qui s'étaient regénérées naturellement après une récolte en 1970 furent choisies dans le cadre d'une étude réalisée dans la partie centrale de l'île de Terre-Neuve. À l'aide de techniques de reconstitution de l'histoire des arbres et des peuplements, la répartition du poids de l'écorce, de la tige, des branches, du feuillage et du poids total fut estimée par classe d'âge. L'analyse de régression a été utilisée pour évaluer l'effet du stress dû à la densité sur les indices de distribution et l'analyse multidimensionnelle par étape de la variance a été utilisée pour étudier les patrons de répartition de la matière sèche. La proportion du poids de l'écorce et du feuillage a augmenté avec l'augmentation du stress dû à la densité, alors que la proportion du poids de la tige et des branches a diminué. Parmi ces composantes, la diminution de la proportion du poids de la tige illustrait le mieux les effets d'une augmentation du stress dû à la densité sur la répartition de la matière sèche. L'asymétrie dans les distributions de fréquence du poids de l'écorce, des branches et du feuillage est passée d'un déplacement négatif, à des densités relatives faibles, vers des valeurs positives à des densités relatives élevées. L'inégalité de la concentration des poids dans la distribution de fréquence du poids de la tige est demeurée constante tandis que l'inégalité dans la distribution de fréquence du poids de l'écorce a diminué de façon directement proportionnelle à l'augmentation du stress dû à la densité. L'inégalité dans la distribution du poids des branches et du feuillage avait une relation curviligne avec l'augmentation du stress dû à la densité: l'inégalité augmentait pour des niveaux faibles à moyens de stress dû à la densité mais diminuait par la suite. La surface foliaire spécifique ne différait pas chez les arbres de différentes dimensions, suggérant que la compétition pour la lumière ne jouait probablement pas un rôle important dans les peuplements échantillonnés. Les résultats concordent avec un processus d'épuisement des ressources de nature compétitive, ce qui signifie qu'il y a possiblement eu compétition surtout pour les ressources souterraines dans les peuplements denses de seconde venue d'épinette noire.

[Traduit par la rédaction]