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Influence of Swiss needle cast on foliage age-class structure and vertical foliage distribution in Douglas-fir plantations in north coastal Oregon

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Abstract:

Swiss needle cast (SNC) causes premature loss of foliage and subsequent growth decline in Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco). Although the mechanisms leading to this growth decline include loss of photosynthetic surface area and physiological disruption of surviving foliage, estimating the relative contribution of these two primary sources requires precise quantification of SNC effects on total foliage mass, foliage age-class structure, and vertical foliage distribution. The effect of SNC severity on these crown structural attributes was tested across a range of stand densities and site qualities in 10- to 60-year-old plantations in north coastal Oregon. Foliage mass in each age-class was sampled at the branch level, and the resulting equations were applied to all live branches on intensively measured sample trees. Vertical distribution of each foliage age-class was described by a beta distribution fitted to each sample tree, and sources of variation in vertical distribution were tested by regressing beta parameter estimates on SNC intensity and other covariates representing tree, stand, and site attributes. Distribution of foliage mass by age-class and by relative height in the crown was significantly affected by SNC severity, in addition to other covariates such as crown size and tree social position. SNC caused a reduction in the amount of foliage in each age-class and greater relative representation of younger needles. SNC also shifted the mode of relative vertical distribution toward the top of the tree for the three youngest foliage age-classes, but toward the base of the crown for 4- and 5-year-old foliage. Quantification of foliage age-class structure and vertical distribution across a range of SNC severity has helped to establish diagnostic criteria for assessing changes in crown structure that precede declines in growth and vigor. The induced changes in crown structure will also help to identify the relative contribution of several mechanisms causing growth losses in diseased trees.

La rouille suisse cause la chute prématurée du feuillage et une diminution subséquente de croissance chez le douglas de Menzies (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco). Bien que les mécanismes responsables de cette diminution de croissance incluent la perte de surface photosynthétique et la perturbation physiologique du feuillage survivant, il faut quantifier avec précision les effets de la maladie sur la masse totale de feuillage, la structure des classes d'âge du feuillage et la distribution verticale du feuillage pour estimer la contribution de ces deux sources principales. L'effet de la sévérité de la maladie sur les attributs structuraux de la cime a été testé parmi une gamme de densités de peuplement et de qualités de station dans des plantations âgées de 10 à 60 ans situées dans la zone côtière septentrionale de l'Oregon. La masse foliaire de chaque classe d'âge a été échantillonnée à l'échelle de la branche, ce qui a permis de produire des équations de prédiction qui ont été appliquées à toutes les branches vivantes sur les arbres-échantillons qui ont fait l'objet d'un mesurage intensif. La distribution verticale de chaque classe d'âge de feuillage a été décrite par une distribution bêta ajustée à chaque arbre-échantillon et les sources de variation dans la distribution verticale ont été testées en faisant une régression entre les paramètres bêta estimés et l'intensité de la maladie ainsi que d'autres covariables représentant les attributs des arbres, du peuplement et de la station. La distribution de la masse du feuillage par classe d'âge et hauteur relative dans la cime a été significativement affectée par la sévérité de la maladie en plus d'autres covariables comme la dimension de la cime et la position sociale de l'arbre. La maladie a entraîné une réduction de la quantité de feuillage dans chaque classe d'âge et une plus forte représentation relative des aiguilles plus jeunes. La maladie a également modifié le mode de distribution verticale relative vers le sommet de l'arbre pour les trois plus jeunes classes d'âge, mais vers la base de la cime pour le feuillage âgé de 4 et 5 ans. La quantification de la structure des classes d'âge du feuillage et la distribution parmi une gamme de sévérités de la maladie ont permis d'établir des critères diagnostiques pour évaluer les changements dans la structure de la cime qui précèdent la diminution de croissance et la perte de vigueur. Les changements induits dans la structure de la cime vont aussi aider à identifier la contribution relative de plusieurs mécanismes responsables des pertes de croissance chez les arbres malades.

Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2006

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