Assessing processes of intraspecific competition within spatially heterogeneous black spruce stands

P. F. Newton and P. A. Jolliffe

Abstract: The objective of this study was to develop and subsequently apply an individual-tree analytical approach for assessing resource competition processes within monospecific, even-aged, and spatially heterogeneous black spruce (Picea mariana (Mill.) BSP) stands. The approach consisted of five basic steps: (1) ranking competitors with respect to subject tree size using a relative scale, (2) stratifying competitors into competition strata based on their relative size differential with respect to a subject tree, (3) quantifying the intensity of competition within each stratum using spatially explicit local competition indices and subsequently formulating directional-specific cumulative indices, (4) regressing relative measures of stem growth against each directional-specific index, and (5) graphically and statistically assessing differences in resultant standardized regression coefficients as competition accumulated upward from below and downward from above. This analytical framework was used with stem growth data derived from 401 subject trees situated within 18 monospecific, even-aged, density-stressed, and spatially heterogeneous black spruce stands. The results indicated directional-specific asymmetrical relationships between subject trees and their neighbours in which increasing competition from above resulted in declines in stem production. Consequently, these results were in accord with those expected when competition is dominated by a resource preemption process.

Résumé : Le but de cette étude était de développer et, subséquemment, d'appliquer une approche analytique par pied d'arbre afin d'évaluer le processus de compétition pour les ressources dans un peuplement monospécifique, équienne et spatialement hétérogène d'épinette noire (Picea mariana (Mill.) BSP). L'approche comprenait cinq étapes fondamentales : (1) classement des compétiteurs, à l'aide d'un échelle relative, en fonction de la taille du sujet, (2) stratification des compétiteurs en strates de compétition basée sur leurs différences de taille par rapport au sujet, (3) quantification de l'intensité de la compétition dans chaque strate, en utilisant des indices de compétition locale spatialement explicites et en formulant, subséquemment, des indices cumulatifs spécifiques à l'orientation, (4) élaboration d'une équation de régression reliant les mesures relatives à la croissance de la tige et chaque indice spécifique à l'orientation et (5) évaluation graphique et statistique des différences entre les coefficients de régression standardisés, obtenues à mesure que la compétition s'accumulait du bas vers le haut et du haut vers le bas. Ce cadre analytique a été utilisé pour traiter les données de croissance des tiges dérivées de 401 sujets, situés dans 18 peuplements d'épinette noire monospécifiques, équiennes, stressés à cause d'une trop forte densité et spatialement hétérogènes. Les résultats indiquaient des liens asymétriques spécifiques à l'orientation, entre les sujets et leurs voisins, dans lesquels la compétition croissante du haut vers le bas provoquait, chez les tiges, une baisse de production. Par conséquent, ces résultats étaient en accord avec ceux auxquels on s'attend quand la compétition est dominée par un processus d'acquisition des ressources basé sur l'ordre d'arrivée.

[Traduit par la Rédaction]