Aboveground modular component responses to intraspecific competition within density-stressed black spruce stands

P. F. Newton and P. A. Jolliffe

Abstract: A broad range of measures of aboveground growth were used to assess whether competition occurs by processes of resource depletion or resource preemption within monospecific, even-aged, density-stressed, and spatially heterogeneous black spruce (Picea mariana (Mill.) BSP) stands. The assessments proceeded by evaluating the relationships between relative growth and partitioning indices of individual subject trees and directional-specific indices of cumulative competition. Significant directional-specific asymmetrical relationships between subject trees and their local competitors were found, indicating the occurrence of competition by resource preemption. All measures of growth, however, did not respond to directional-specific competition to the same degree. Larger responses, characterizing the response of black spruce trees to increasing competition from their larger neighbours, involved decreased branch production and changes in foliar morphology. Such adaptive, plastic responses in phenotype, combined with lesser responses of foliage production and nutrient concentrations, suggest a strategy used by black spruce to compete within density-stressed populations situated on nutrient-limiting sites: decreased allocation of resources to nonphotosynthetic components, maintenance of the photosynthetic apparatus through adjustments in foliage morphology, and nutrient conservation through foliage retention.

Résumé : Un large éventail de mesures de la croissance aérienne a été utilisé pour évaluer si la compétition agit via des processus d'épuisement ou de préemption des ressources dans les peuplements d'épinette noire (Picea mariana (Mill.) BSP) purs, équiennes, hétérogènes dans l'espace et sous stress à cause de la densité. Les évaluations ont été faites en étudiant les relations entre la croissance relative et des indices de répartition des arbres pris individuellement ainsi que des indices spécifiquement directionnels de la compétition cumulative. Des relations significatives, asymétriques et spécifiquement directionnelles ont été obtenues entre les arbres pris individuellement et leurs compétiteurs locaux, indiquant que la compétition agit par préemption des ressources. Cependant, toutes les mesures de croissance ne répondaient pas aussi fortement à la compétition spécifiquement directionnelle. Les plus fortes réponses, qui caractérisent la réaction des épinettes noires à l'augmentation de la compétition de la part de leurs voisins plus gros, comprenaient une diminution de la production de branches et des changements dans la morphologie du feuillage. De telles réactions adaptatives et plastiques, de nature phénotypique, combinées à une plus faible réaction dans la production de feuillage et à la concentration des éléments nutritifs, suggèrent qu'il s'agit d'une stratégie utilisée par l'épinette noire, en compétition à l'intérieur de populations sous stress à cause de la densité et situées sur des sites pauvres en éléments nutritifs : une diminution dans l'allocation des ressources vers les composantes non associées à la photosynthèse, le maintien de l'appareil photosynthétique via des ajustements dans la morphologie du feuillage et la conservation des éléments nutritifs par la rétention du feuillage.

[Traduit par la Rédaction]