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MAIDEN: a model for analyzing ecosystem processes in dendroecology

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Abstract:

Ecophysiological and dendroecological data from a temperate sessile oak (Quercus petraea (Matt.) Liebl.) stand in Belgium were used to develop and parameterize a dendroecological process-based model. The purpose of this model is to serve as a tool for exploring the relationship between climate variability and tree growth based on dendro ecological data. When parameterized, the model was able to correctly simulate measurements of bud-burst date, through fall (r2 = 0.95), soil water content (r2 = 0.81), transpiration (r2 = 0.80), and ring-width series from 1960 to 1999 (r2 = 0.46). Model sensitivity analysis showed that atmospheric vapor pressure deficit is the major controlling factor of transpiration in this type of ecosystem. The model shows that bole increment is principally controlled by temperature because it affects the phenological process of bud burst and thus the growing season length. Precipitation variability does not affect variation of transpiration rate and bole increment because calculated soil water stress is negligible during the simulation period. Discrepancies between observed and simulated bole increment may be a consequence of stand density variations and worm defoliation in the spring. The MAIDEN model is particularly suited for dendreocological analysis because it takes simple species, site condition, and climatic variables as input.

Des données écophysiologiques et dendroécologiques provenant d'un peuplement au climat tempéré de chêne sessile (Quercus petraea (Matt.) Liebl.), en Belgique, ont été utilisées pour développer et paramétrer un modèle dendroécologique basé sur les processus. Le rôle de ce modèle est de servir d'outil d'exploration de la relation entre la variabilité climatique et la croissance des arbres sur la base de données dendroécologiques. Une fois paramétré, le modèle est capable de simuler correctement des mesures de dates de débourrement, de précipitation non interceptée (r2 = 0,95), de teneur en eau du sol (r2 = 0,81), de transpiration (r2 = 0,80) et des séries d'épaisseurs de cerne de 1960 à 1999 (r2 = 0,46). Une analyse de sensibilité du modèle montre que le déficit de pression de vapeur d'eau est le facteur déterminant pour la transpiration dans ce type d'écosystème. Le modèle montre que la croissance du tronc est principalement contrôlée par la température, parce que celle-ci affecte le processus phénologique du débourrement et par là même la longueur de la saison de croissance. La variabilité de la précipitation n'affecte pas la variation du taux de transpiration et la croissance du tronc parce que le stress hydrique calculé est négligeable pendant la période de simulation. Des divergences entre les accroissements observés et simulés du tronc peuvent être la conséquence des variations de la densité du peuplement et des défoliations printanières. Le modèle MAIDEN est particulièrement adapté à l'analyse dendroécologique parce qu'il requiert des intrants simples tels l'espèce, les paramètres de condition de station et les variables climatiques.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: April 1, 2004

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nrc/cjfr/2004/00000034/00000004/art00012
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