Evidence for competition and facilitation trade-offs: effects of Sitka alder density on pine regeneration and soil productivity

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Abstract:

We suggest that the net outcome of interactions between regenerating conifers and early seral deciduous species depends on trade-offs between competition and facilitation over time. Vegetation management treatments that dramatically reduce competitive effects of deciduous species may constrain the ability of conifers to optimize resource trade-offs (e.g., increased growth response to light at the expense of increased drought mortality), potentially affecting long-term productivity. In a 15-year study in southern interior British Columbia, we investigated whether lodgepole pine (Pinus contorta Dougl. ex Loud. var. latifolia Engelm.) survival, growth, and resource availability differed among manipulated stand compositions, from pure pine stands to mixtures with native N2-fixing Sitka alder (Alnus viridis subsp. sinuata (Regel) Á. Löve & D. Löve) or herbs. We found that pine growth increases were sustained only in pure stands, where alder and herbs were completely removed, corresponding with short-term increases in light, soil and air temperature, and soil nitrate. However, this came at a significant cost to survival (through loss of protection from browsing, desiccation, and sun scald), as well as dramatic depletions in soil nitrogen mineralization over the longer term. Our results support a competition–facilitation trade-off hypothesis, suggesting that treatment-imposed shifts in resource availability over time could negatively affect forest productivity.

Les auteurs croyent que le résultat net des interactions entre la régénération de conifères et les espèces décidues de début de succession dépend des compromis qui surviennent avec le temps entre la compétition et la facilitation. Les traitements d'aménagement de la végétation qui réduisent fortement les effets compétitifs des espèces décidues peuvent contraindre la capacité des conifères à optimiser les compromis entre les ressources (p. ex. augmentation de la réaction de croissance due à la lumière au prix d'une augmentation de la mortalité due à la sécheresse), ce qui pourrait affecter la productivité à long terme. Au cours d'une étude d'une durée de 15 ans dans le centre-sud de la Colombie-Britannique, les auteurs ont déterminé si la survie, la croissance et la disponibilité des ressources du pin tordu latifolié Pinus contorta Dougl. ex Loud. var. latifolia Engelm.) étaient différentes selon la composition de peuplements artificiellement modifiés qui variaient du peuplement pur de pin à divers mélanges de pin, d'herbacées et d'aulne vert de Sitka (Alnus viridis ssp. sinuata (Regel) Á. Löve & D. Löve), une espèce indigène fixatrice d'azote. Ils ont trouvé que les augmentations de croissance du pin étaient soutenues uniquement dans les peuplements purs, dans lesquels les herbacées et l'aulne avaient été entièrement éliminés, ce qui correspond à des augmentations à court terme de la lumière, de la température de l'air et du sol ainsi que du nitrate dans le sol. Cependant, ces résultats ont été obtenus au prix d'une baisse significative de la survie, à cause de la perte de protection contre le broutement, la dessiccation et l'insolation que procure la végétation associée, et d'une diminution importante de la minéralisation de l'azote du sol à long terme. Leurs résultats appuient l'hypothèse selon laquelle il existe des compromis entre la compétition et la facilitation, ce qui indique que les déplacements temporels de la disponibilité des ressources provoqués par des traitements pourraient affecter négativement la productivité des forêts.

[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: May 1, 2006

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