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Adventive-root development in mature black spruce and balsam fir in the boreal forests of Quebec, Canada

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Abstract:

Black spruce (Picea mariana (Mill.) BSP) and balsam fir (Abies balsamea (L.) Mill.) are the two main tree species in the boreal forests of Quebec, Canada, and both show adventive-root formation. Little is known about the dynamics of adventive-root initiation and the pattern of length growth. To gain a better understanding of root growth, the root systems of 30 mature black spruce and 30 mature balsam fir were excavated until the root diameter had decreased to 2 cm. Tree ages ranged from 100 to more than 250 years. All trees showed only adventive roots; this was confirmed by dating the root–shoot interface. The youngest lateral roots were located close to ground level, whereas the oldest ones occurred lower in the stump, suggesting a process of renewal for the latter. Reconstruction of the development of the root system revealed a specific root-growth pattern. Adventive roots grew, on average, more than 60% of their total length in the year of initiation, whereas more than 93% of lateral-root elongation was recorded in the first 10 years after adventive roots were initiated. This growth pattern was found to be similar in the two tree species in terms of lateral-root development (p = 0.68). More variability was observed for the ramified adventive roots. However, two patterns emerged. First, around 10% of total elongation was completed in the same year as that of the corresponding lateral roots. Second, several ramified adventive roots were initiated in the same calendar year but delayed by several years relative to lateral adventive root initiation. No significant differences were observed between black spruce and balsam fir (p = 0.1).

L'épinette noire (Picea mariana (Mill.) BSP) et le sapin baumier (Abies balsamea (L.) Mill.) sont les deux principales espèces de la forêt boréale du Québec, Canada, et les deux présentent une dynamique de formation de racines adventives. Il y a toutefois peu de connaissances disponibles sous cet aspect de même que sous celui du patron d'élongation des racines. Afin d'améliorer notre compréhension de la croissance des arbres au niveau des racines, les systèmes racinaires de trente épinettes noires matures et de trente sapins baumiers matures ont été excavés jusqu'à un diamètre ≥2 cm. L'âge des individus variait de 100 à plus de 250 ans. Tous les arbres présentaient seulement des racines adventives tel que démontré par la datation de l'interface entre les racines et le collet. Les plus jeunes racines latérales étaient localisées à proximité de la surface du sol tandis que les plus âgées ont été retrouvées plus bas dans la souche ce qui implique un processus de renouvellement de ces dernières. La reconstitution du développement des systèmes racinaires a révélé un patron spécifique de croissance. Les racines adventives ont atteint en moyenne plus de 60 % de leur longueur totale dans la première année d'installation tandis que 93 % de l'élongation des racines latérales a eu lieu dans les premiers 10 ans suivant l'initiation du système racinaire. Ce patron de croissance était similaire chez les deux espèces pour les racines latérales (p = 0,68). Il y a plus de variabilité chez les racines adventives ramifiées pour lesquelles deux patrons distincts, l'un synchrone et l'autre asynchrone, ont été observés. Dans le premier cas, environ 10 % de l'élongation totale était complétée dans la même année comparativement aux les racines latérales correspondantes. Dans le deuxième cas, plusieurs racines adventives ramifiées se sont installées au cours d'une année donnée, mais avec un délai de plusieurs années comparativement à l'installation des racines adventives latérales. Aucune différence significative n'a été observée entre l'épinette noire et le sapin baumier (p = 0,1).

Document Type: Research Article

Publication date: November 1, 2005

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