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Impact of fire behavior on postfire forest development in a homogeneous boreal landscape

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Abstract:

Although behavior of stand-replacing wildfire has significant impacts on initial tree regeneration in the fire-prone boreal landscape, the unknown behavior of most past wildfires has precluded any evaluation of these impacts on the progressive development of late-successional forest ecosystems. In this study, the effects of fire behavior on long-term ecosystem development were evaluated by linking the banding pattern of tree density in a jack pine (Pinus banksiana Lamb.) - black spruce (Picea mariana (Mill.) BSP) forest on a flat and homogeneous landform in northern Quebec to a similar, previously documented pattern of unburned strips of tree crowns. Complex wildfire-atmosphere interactions during the spread of a 1941 stand-replacing wildfire created this pattern in stem density, most likely by differentially damaging the canopy-stored seed bank between areas of contrasting fire severity. Sites with initial differences in seedling densities have followed different recovery pathways and developed markedly different forest structures, as well as differences in species abundance. Compared with areas of severe crown fire, the present-day vegetation in areas of low crown fire severity shows a higher density of living pines in the canopy layer, higher spruce and dead pine densities in the subcanopy layer, a lower pine density in the understory layer, and a higher abundance of Cladina rangiferina (L.) and Cladina stellaris Opiz (Brodo) in the lichen mat. This close spatial connection between crown fire severity and the ecological processes driving ecosystem recovery may explain large differences in vegetation among sites in the boreal landscape.

Dans la zone boréale qui est soumise à un régime de feux létaux et récurrents, le comportement des incendies a un impact important sur la régénération après-feu des conifères. Toutefois, le manque de données sur les feux passés empêche d'étudier l'effet du comportement de ces feux sur l'historique de développement des forêts aujourd'hui matures. Dans le présent travail, les effets du comportement des incendies sur le développement à long terme des écosystèmes forestiers ont été évalués à partir du lien existant entre un patron de densité des tiges de pin gris (Pinus banksiana Lamb.) et d'épinette noire (Picea mariana (Mill.) BSP) dans un paysage plat et uniforme du nord de la forêt boréale au Québec et un patron, déjà observé ailleurs, de bandes de cimes épargnées par les feux. Des interactions complexes entre les conditions atmosphériques et la propagation d'un feu sévère en 1941 ont créé ce patron de densité des tiges, fort probablement en endommageant à différents degrés la banque de graines contenue dans la cime des arbres. Les sites présentant des différences initiales de densité de plantules ont suivi des patrons de développement distincts, de telle sorte qu'ils montrent aujourd'hui des écarts importants de structure et d'abondance specifique de la forêt. En comparaison des sites soumis à un feu de cimes sévère, les sites soumis à un feu de cime de faible sévérité affichent une plus forte densité de pins gris dans l'étage dominant de la forêt, une plus forte densité d'épinettes et de pins morts dans l'étage sous-dominant, une plus faible densité de pins dans le sous-bois, ainsi qu'une plus forte abondance de Cladina rangiferina (L.) et de Cladina stellaris Opiz (Brodo) dans le tapis lichénique. Cette forte connexion spatiale entre la sévérité des feux de cimes et les processus écologiques gouvernant le rétablissement des écosystèmes forestiers pourrait expliquer des différences importantes de végétation entre les sites dans la forêt boréale.

Document Type: Research Article

Publication date: 2001-08-01

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