Distribution and dynamics of tree species across a fire frequency gradient in the James Bay region of Quebec

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Abstract:



This study examines how forest structure and composition change with spatial variations in the fire cycle across a shore-hinterland gradient. Twenty-one well-drained sites were sampled at different distances from James Bay to describe the forest stands. To quantify the role of fire in tree species distribution, a spatial analysis of fire polygons from 1930 to 1998 was undertaken in a 43 228 km2 study area adjacent to James Bay. Results from this analysis reveal an important decrease in the fire cycle, from 3142 to 115 years, from the shore to the hinterland. In forests bordering James Bay, white spruce (Picea glauca (Moench) Voss) is found in pure stands. It is gradually replaced by black spruce (Picea mariana (Mill.) BSP) at 0.5 km from the shore. Jack pine (Pinus banksiana Lamb.) abruptly appears at 22 km from the shore. There is a positive correlation between the frequency of white spruce and the fire cycle (R = 0.893), whereas this correlation is negative for black spruce (R = –0.753) and jack pine (R = –0.807) (Spearman correlations). Jack pine is confined to regions having a short fire cycle, while black spruce can seemingly maintain itself with or without fire. The exclusion of white spruce hinterland seems to be mainly due to a short fire cycle; however, other factors, such as soil development and species abundance, presumably have a marked influence on the distribution of this species.

Le but de cette étude est d'examiner les changements dans la structure et la composition forestières en fonction des variations spatiales du cycle de feux le long d'un gradient de continentalité. Afin de décrire les peuplements forestiers, 21 sites bien drainés ont été échantillonnés à différentes distances de la Baie James. À partir de polygones des feux de 1930 à 1998, une analyse spatiale a été entreprise pour quantifier le rôle des feux dans la distribution des espèces arborescentes dans un secteur d'étude de 43 228 km2 adjacent à la Baie James. Les résultats de cette analyse révèlent une importante réduction du cycle de feux, de 3 142 à 115 ans, de la côte jusqu'à l'intérieur des terres. Adjacente à la Baie James, l'épinette blanche (Picea glauca (Moench) Voss) se retrouve en peuplements purs. Cette espèce est graduellement remplacée par l'épinette noire (Picea mariana (Mill.) BSP) à partir de 0,5 km de la côte. Le pin gris (Pinus banksiana Lamb.) apparaît brusquement à 22 km de la côte. Une corrélation positive est observée entre la fréquence de l'épinette blanche et le cycle de feux (R = 0,893), tandis que cette corrélation est négative pour l'épinette noire (R = –0,753) et le pin gris (R = –0,807) (corrélations de Spearman). Le pin gris est confiné aux régions ayant un cycle de feux court, alors que l'épinette noire semble pouvoir se maintenir avec ou sans feux. L'exclusion de l'épinette blanche à l'intérieur des terres semble être surtout associée à un cycle de feu court; cependant, on peut présumer que d'autres facteurs, tels le développement des sols et l'effectif de l'espèce, ont une grande influence sur la distribution de cette espèce.

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2003

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