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Fire disturbance during climate change: failure of postfire forest recovery on a boreal floodplain

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Abstract:

We used tree remains to document the failure of postfire forest recovery following a 1941 fire on a boreal floodplain along a third-order stream in northern Quebec. Two sites, one with postfire shrubs and the other an unburned forest, were studied. Tree remains on the floodplain and within the stream channel at the shrub site suggest the former presence of a forest stand similar to present-day vegetation at the forest site. At both sites, black spruce (Picea mariana (Mill.) BSP) has been the dominant tree species, whereas eastern larch (Larix laricina (Du Roi) K. Koch) and balsam fir (Abies balsamea (L.) Mill.) have made up only a small proportion of all living and dead stems. Sustained tree recruitment before the mid-19th century was followed by much reduced recruitment, in synchrony with the well-documented increasing trend of winter precipitation in northern Quebec. In combination with more frequent spring floods during the 20th century, the 1941 fire at the shrub site probably reduced the density of conifer stems, increased the abundance of shrubs, and excluded the fire-sensitive balsam fir and eastern larch. The fire also abruptly increased inputs of tree remains into the stream channel. Because of low establishment rate and slow growth of postfire conifers, forest recovery towards prefire tree density is unlikely under present-day conditions. Frequent fires in boreal landscapes, along with the anticipated increase of precipitation, suggest that some floodplains and associated streams may respond similarly to future climate change.

Des vestiges de conifères ont permis d'étudier le mauvais rétablissement d'une forêt à la suite d'un feu survenu en 1941 sur une plaine alluviale bordant un ruisseau de troisième ordre dans le nord de la forêt boréale au Québec. Une forêt épargnée par le feu ainsi qu'une forêt transformée en arbustaie par le feu ont été étudiées. Les vestiges de coniféres sur la plaine alluviale et dans le ruisseau sur le site déboisé suggèrent la présence d'une forêt semblable à celle qui occupe encore le site boisé. L'épinette noire (Picea mariana (Mill.) BSP) était l'espèce dominante dans les deux sites, en association avec le mélèze laricin (Larix laricina (Du Roi) K. Koch) et le sapin baumier (Abies balsamea (L.) Mill.). Un recrutement soutenu de nouvelles tiges avant le milieu du 19e siècle a ensuite été réduit considérablement, en synchronie avec l'accroissement bien documenté des précipitations hivernales dans le nord du Québec. Des crues printanières plus fréquentes au 20e siècle ont probablement empêché le rétablissement après feu de la forêt, augmentant ainsi l'abondance des arbustes et éliminant le mélèze et le sapin. Les apports de débris ligneux dans le ruisseau ont aussi augmenté abruptement à cause du feu. Dans les conditions actuelles, le faible taux d'établissement et la mauvaise croissance des conifères rendent peu probable un retour aux conditions avant feu. Les feux fréquents combinés à l'accroissement anticipé des précipitations dans la zone boréale laissent croire que certaines plaines alluviales, et les ruisseaux qui y sont associés pourraient réagir de la même façon aux changements climatiques anticipé.

Document Type: Research Article

Publication date: 2004-11-01

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