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Do finer gap mosaics provide a wider niche for Quercus gilva in young Japanese cedar plantations than coarser mosaics? Simulation of spatial heterogeneity of light availability and photosynthetic potential

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Abstract:

Both the size and the density of gaps affect seedling growth, but these two parameters have a reciprocal relationship at a given gap ratio. The objective of the present study was to clarify the appropriate gap mosaic coarseness required to facilitate the growth of Quercus gilva Blume seedlings in Cryptomeria japonica D. Don plantations. The spatial heterogeneity of the photosynthetic photon flux density on the forest floor was predicted using mimicked hemispherical diagrams under five levels of gap mosaic coarseness ranging from the finest gap mosaic with a gap size of 25m2 and a gap density of 100·ha–1 to the coarsest mosaic of 400m2 and 6.25·ha–1. Photosynthetic potentials (PP) were calculated by combining the predicted photosynthetic photon flux density and photosynthetic relationships of Q. gilva and two nontree major competitors (Mallotus japonicus (Thunb.) Muell. Arg. and Miscanthus sinensis Anderss.). The coarser gap mosaic formed a more heterogeneous and bimodal PP frequency and resulted in a wider site in which the three species had high growth potential without considering competition among species. However, an intermediate mosaic with a gap width to mean canopy height ratio of 0.7 formed the widest realized niche in which Q. gilva would show good growth with a relative PP> 70%, whereas the competitor species would be suppressed with a relative PP< 70%.

La dimension ainsi que la densité des trouées affectent la croissance des semis mais ces deux paramètres sont interdépendants pour un ratio de trouée donné. L’objectif de cette étude consistait à clarifier la finesse de la mosaïque de trouées requise pour faciliter la croissance des semis de Quercus gilva Blume dans les plantations de Cryptomeria japonica D. Don. L’hétérogénéité spatiale de la densité du flux de photons photosynthétiques sur le parterre forestier a été prédite à l’aide de diagrammes hémisphériques simulés pour cinq degrés de finesse de la mosaïque de trouées variant de la mosaïque la plus fine à la plus grossière avec des trouées de respectivement 25 et 400 m2 et une densité des trouées de respectivement 100 et 6,25·ha–1. Le potentiel photosynthétique (PP) a été calculé en combinant la densité du flux de photons photosynthétiques prédite et les relations photosynthétiques de Q. gilva et de deux importants compétiteurs non arborescents (Mallotus japonicus (Thunb.) Muell. Arg. et Miscanthus sinensis Anderss.). La mosaïque de trouées la plus grossière engendrait une fréquence de PP plus hétérogène et bimodale et se traduisait par un site plus grand dans lequel les trois espèces avaient un potentiel de croissance élevé sans compétition entre elles. Cependant, une mosaïque de trouées intermédiaire, avec un rapport de la largeur de la trouée sur la hauteur moyenne de la canopée de 0,7, formait la niche la plus vaste dans laquelle Q. gilva aurait une bonne croissance avec un PP relatif supérieur à 70% tandis que les espèces compétitrices seraient supprimées avec un PP relatif inférieur à 70%.

Document Type: Research Article

Publication date: 2007-09-01

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