Reduction of black spruce seed bank by spruce budworm infestation compromises postfire stand regeneration

Authors: Simard, Martin; Payette, Serge

Source: Canadian Journal of Forest Research, Volume 35, Number 7, July 2005 , pp. 1686-1696(11)

Publisher: NRC Research Press

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Abstract:

In the southern boreal forest of eastern Canada, black spruce (Picea mariana (Mill.) BSP) is subjected to both defoliating insect and fire disturbances. As black spruce depends on its aerial seed bank for postfire regeneration, reduction of cone crop during a spruce budworm (Choristoneura fumiferana (Clem.)) outbreak opens a vulnerability window during which stand regeneration could be hindered in the event of a fire. To assess the long-term effect of spruce budworm outbreak on black spruce reproductive potential, cone production and viable seed bank were estimated using cone crop surveys and germination trials in black spruce – lichen woodland stands that sustained different levels of defoliation during the 1980s. Black spruce cone crop was significantly related to the defoliation history of the stands (R2 = 0.89), but not to stand age, basal area, or tree density. Black spruce stands damaged by severe defoliation showed a smaller number of cones, a higher incidence of insect-damaged cones, and a viable seed bank 3 to 17 times smaller than a lightly defoliated stand. The vulnerability window for black spruce regeneration following a spruce budworm outbreak may be as long as 20 years in the study area because black spruce seed bank in heavily defoliated stands has not yet replenished. Our work supports conclusions from stand reconstruction studies that suggest closed-crown spruce–moss stands convert to open lichen woodlands as a result of weak postfire regeneration caused by successive insect and fire disturbances.

Dans le sud de la forêt boréale de l'est du Canada, l'épinette noire (Picea mariana (Mill.) BSP) est affectée à la fois par les insectes défoliateurs et les incendies de forêts. Puisque l'épinette noire dépend de sa banque de graines aérienne pour assurer sa régénération après feu, la réduction de la quantité de cônes lors d'une épidémie de la tordeuse des bourgeons de l'épinette (Choristoneura fumiferana (Clem.)) ouvre une fenêtre de vulnérabilité pendant laquelle la régénération pourrait être compromise en cas de feu. Afin d'évaluer l'effet à long terme d'une épidémie de tordeuse sur le potentiel reproducteur de l'épinette noire, nous avons estimé la production de cônes et la banque de graines viables avec des inventaires de cônes et des tests de germination dans des pessières noires à lichens qui ont subi différents degrés de défoliation dans les années 1980. La quantité de cônes d'épinette noire était significativement reliée à l'historique de défoliation des peuplements (R2 = 0,89), mais non à leur âge ou à leur surface terrière, ni à la densité des tiges. Les pessières noires qui ont été sévèrement défoliées montraient un plus petit nombre de cônes, une plus grande incidence de cônes endommagés par les insectes et une densité de graines viables de 3 à 17 fois inférieure à celle d'une pessière légèrement défoliée. La fenêtre de vulnérabilité pour la régénération de l'épinette noire à la suite d'une épidémie de tordeuse des bourgeons de l'épinette pourrait donc être aussi grande que 20 ans dans la région étudiée puisque la banque de graines des pessières noires sévèrement défoliées ne s'est toujours pas reconstituée. Ce travail appuie les conclusions des études de reconstitutions de peuplements qui suggèrent que les pessières à mousses fermées peuvent se transformer en pessières à lichens ouvertes à la suite d'une mauvaise régénération après feu causée par l'impact successif des insectes défoliateurs et du feu.

Document Type: Research Article

Publication date: July 1, 2005

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