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Large woody debris characteristics and contributions to pool formation in forest streams of the Boreal Shield

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Abstract:

The inputs, characteristics, and function of large woody debris (LWD) were assessed in 16 mid-order (average channel widths of 3–7 m), moderate-gradient (approx. 1%–5% channel slopes) streams in mixedwood forests of the Boreal Shield in Ontario. Three of the streams were adjacent to clearcuts, with the remainder in areas that have not been logged or recently (>70 years) burned. The average frequency (19.9 pieces·100 m–1) and size (mean diameter 16.7 cm) of LWD in these streams were less than reported in most other regions and forest types. Averaged across sites, input sources were undetermined for about 50% of the LWD owing to fluvial displacement from the points of origin. Natural mortality (24%) and windthrow (15%) were primary input sources of the remaining LWD. Windthrow was highly variable and mostly associated with nearby clear-cut logging. At the three sites near clearcuts, windthrow contributed 34%–62% of LWD in streams. In study reaches where active beaver colonies were observed, beaver-felled trees accounted for up to 47% of LWD inputs. The average frequency of debris dams (2.4 dams·100 m–1) was less than those reported from studies in other areas and was positively correlated with an index of bottom substrate size (r = 0.72). Less than 15% of the pools in these streams were formed or influenced by LWD. Most wood pieces appeared to be ineffective as pool-forming agents because of their relatively small size and instability. In these Boreal Shield forests, it appears that most riparian trees do not live long enough or grow to sufficient size to contribute functional LWD and influence stream morphology or pool formation.

Les apports, les caractéristiques et les fonctions des débris ligneux grossiers (DLG) ont été évalués dans 16 cours d'eau d'ordre intermédiaire (largeur moyenne du lit de 3 à 7 m) avec un gradient modéré (pente d'approx. 1 % à 5 %) dans des forêts mélangées du Bouclier boréal en Ontario. Trois des cours d'eau étaient adjacents à des coupes à blanc et les autres étaient situés dans des zones qui n'avaient pas été récoltées ou récemment (>70 ans) brûlées. La fréquence (19,9 morceaux·100 m–1) et la dimension moyennes (diamètre moyen de 16,7 cm) des DLG dans ces cours d'eau étaient inférieures à ce qui a été rapporté dans la plupart des autres régions et types de forêts. En faisant une moyenne pour l'ensemble des sites, les sources d'approvisionnement en DLG étaient inconnues dans environ 50 % des cas à cause de leur déplacement dans le cours d'eau depuis leurs points d'origine. La mortalité naturelle (24 %) et le déracinement par le vent (15 %) étaient les principales sources d'approvisionnement pour le reste des DLG. Le déracinement par le vent était très variable et surtout associé à des coupes à blanc situées à proximité. Dans les trois sites situés à proximité de coupes à blanc, le déracinement par le vent produisait 34 % – 62 % des DLG dans les cours d'eau. Dans les portions de cours d'eau à l'étude où des colonies actives de castors ont été observées, les arbres abattus par les castors représentaient jusqu'à 47 % des apports de DLG. La fréquence moyenne des barrages de débris (2,4 barrages·100 m–1) était inférieure à ce qui a été rapporté dans les études faites à d'autres endroits et était positivement corrélée (r = 0,72) avec un indice de la dimension du substrat à la base. Moins de 15 % des étangs étaient formés ou influencés par les DLG dans ces cours d'eau. La plupart des pièces de bois ne semblaient pas efficaces pour entraîner la formation d'étangs à cause de leur dimension relativement faible et de leur instabilité. Dans ces forêts du Bouclier boréal, il semble que la plupart des arbres situés en bordure des cours d'eau ne vivent pas suffisamment longtemps ou n'atteignent pas des dimensions suffisantes pour produire des DLG fonctionnels et influencer la morphologie des cours d'eau ou la formation des étangs.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: May 1, 2005

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