Vertical distribution and radial growth of coarse roots in pure and mixed stands of Fagus sylvatica and Picea abies

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Abstract:

The vertical distribution of roots greater than 2 mm diameter was determined from digital images covering 116-m2 profile walls in soil pits in pure stands of European beech (Fagus sylvatica L.) and of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) and in a mixed stand of both species. Radial root growth was assessed for roots greater than 5 mm diameter by growth ring analysis. Beech roots showed maximum density at the 10- to 20-cm depth, whereas the density of spruce roots decreased exponentially with increasing soil depth. Roots of both species reached the maximum excavation depth (1 m) in their monospecific stands. However, the root system of spruce was shallower in the mixture with beech, where large roots (diameter (d) >20 mm) were limited to the upper 10 cm. Beech roots reached the same rooting depth as in the pure stand but showed higher root densities in deeper soil layers. Neither root diameter nor root growth of any species was correlated with soil depth. Radial root growth of beech exceeded that of spruce significantly in both pure and mixed stands. Radial growth rate of beech roots further increased when mixed with spruce. The enhancement of beech root growth in the mixed stand suggests a higher belowground competitive ability of beech compared with spruce; as a result the spruce root system developed even shallower in the mixed versus in the pure stand.

La distribution verticale des racines dont le diamètre est plus gros que 2 mm a été déterminée à partir d'images digitales couvrant 116 m2 des murs des profils de sol creusés dans des peuplements purs de hêtre commun (Fagus sylvatica L.) et d'épicéa commun (Picea abies (L.) Karst.) ainsi que dans des peuplements mélangés des deux essences. La croissance radiale racinaire a été évaluée pour les racines dont le diamètre est supérieur à 5 mm au moyen de l'analyse des cernes annuels. Les racines de hêtre atteignaient une densité maximale à une profondeur de 10-20 cm tandis que la densité des racines d'épicéa diminuait exponentiellement avec la profondeur du sol. Les racines des deux essences ont atteint la profondeur maximale d'excavation (1 m) en peuplement monospécifique. Cependant, le système racinaire de l'épicéa était moins profond dans le peuplement mélangé avec le hêtre où les grosses racines (diamètre (d) >20 mm) étaient limitées aux premiers 10 cm. Les racines de hêtre ont atteint la même profondeur que dans le peuplement pur mais avaient une densité racinaire plus élevée dans les couches plus profondes du sol. Ni le diamètre, ni la croissance des racines d'aucune des espèces étaient corrélés avec la profondeur du sol. La croissance radiale des racines de hêtre dépassait significativement celle des racines d'épicéa dans les peuplements purs et mélangés. Le taux de croissance des racines de hêtre augmentait davantage en mélange avec l'épicéa. L'augmentation de la croissance des racines de hêtre dans le peuplement mélangé indique que cette essence possède une meilleure capacité de compétition souterraine que l'épicéa, avec comme résultat le développement encore plus superficiel du système racinaire de l'épicéa dans le peuplement mélangé comparativement au peuplement pur.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: March 1, 2001

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