Effects of stand age on net primary productivity of boreal black spruce forests in Ontario, Canada

Authors: Chen, W.; Chen, J.M.; Price, D.T.; Cihlar, J.

Source: Canadian Journal of Forest Research, Volume 32, Number 5, May 2002 , pp. 833-842(10)

Publisher: NRC Research Press

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Abstract:

Quantification of the effects of stand age on its net primary productivity (NPP) is critical for estimating forest NPP and carbon budget at regional to global scales. This paper reports a practical method for quantifying age–NPP relationships using existing normal yield tables, biomass equations, and measurements of fine-root turnover and litterfall. Applying this method, we developed mean age–NPP relationships for black spruce (Picea mariana (Mill.) BSP) stands in Ontario. We define "mean age–NPP relationship", as the changes in NPP that occur with age under long-term mean environmental conditions. These relationships indicate that NPP at more productive sites culminates to a higher value and at an earlier age and also declines more rapidly thereafter. A further component analysis indicates that the decrease in biomass growth of woody tissues is the main contributor to the decline with age. Finally, error assessment suggests that the uncertainty in NPP estimates can be substantially reduced with a better quantification of fine-root turnover and litterfall, which are the two dominant NPP components, particularly in the later stages of stand development. With new techniques now available, more accurate measurement of these components is possible, and thus strongly recommended.

La quantification des effets de l'âge du peuplement sur sa productivité primaire nette (PPN) est critique dans l'estimation de la PPN de la forêt et du bilan du carbone aux échelles régionale et globale. Cet article rend compte d'une méthode pratique pour quantifier les relations entre la PPN et l'âge à partir des tables de rendement normal existantes, d'équations de biomasse et de mesures du renouvellement des racines fines et de la litière. En appliquant cette méthode, nous avons développé des relations moyennes entre la PPN et l'âge pour les peuplements d'épinette noire (Pice mariana (Mill.) BSP) en Ontario. La « relation moyenne entre la PPN et l'âge » représente les changements de PPN avec l'âge dans des conditions environnementales moyennes à long terme. Ces relations montrent que la PPN culmine à une valeur plus élevée et à un âge plus précoce et décline aussi plus rapidement par la suite dans les sites les plus productifs. Une analyse plus poussée par composantes montre que la diminution en croissance de la biomasse des tissus ligneux représente la principale composante qui explique le déclin avec l'âge. Finalement, une estimation de l'erreur indique que l'incertitude reliée aux évaluations de la PPN peut être substantiellement réduite avec une meilleure quantification du renouvellement des racines fines et de la litière, lesquels constituent les deux composantes dominantes de la PPN, en particulier dans les stades les plus tardifs du développement du peuplement. La disponibilité de nouvelles techniques permet de mesurer ces composantes avec plus précision; ce qui est donc fortement recommandé.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: May 1, 2002

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