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Water use by eastern hemlock (Tsuga canadensis) and black birch (Betula lenta): implications of effects of the hemlock woolly adelgid

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Abstract:

Eastern hemlock (Tsuga canadensis (L.) Carr.) is a coniferous evergreen species found across the northeastern United States that is currently threatened by the exotic pest hemlock woolly adelgid (HWA; Adelges tsugae Annand). As HWA kills eastern hemlock trees, black birch (Betula lenta L.) has been found to be a dominant replacement species in the region. Seasonal changes in water use by eastern hemlock and black birch were investigated utilizing whole-tree transpiration measurement techniques. Annual evapotranspiration in an eastern hemlock and deciduous stand was also estimated. During the peak growing season, daily rates of transpiration were 1.6 times greater in black birch. Cumulative transpiration in black birch exceeded hemlock transpiration by 77mm from June until October. During the dormant season, evapotranspiration rates were higher in the hemlock stand; however, estimated annual evapotranspiration was 327mm in eastern hemlock compared with 417mm in the deciduous stand. Our results suggest that a transition from a hemlock-dominated to a black birch-dominated stand will alter the annual water balance with the greatest impact occurring during the peak growing season. Late in the growing season, flow may be unsustainable in streams that normally have light or moderate flow because ofincreased water use by black birch.

La pruche du Canada (Tsuga canadensis (L.) Carr.) qui est une espèce de conifère à feuilles persistantes présente partout dans le nord-est des États-Unis est présentement menacée par un ravageur exotique, le puceron lanigère de la pruche (Adelges tsugae Annand). À mesure que le puceron tue les pruches du Canada, le bouleau flexible (Betula lenta L.) est l’espèce qui remplace le plus souvent la pruche dans la région. Les variations saisonnières dans l’utilisation de l’eau par la pruche du Canada et le bouleau flexible ont été étudiées à l’aide de techniques de mesure globale de la transpiration des arbres. L’évapotranspiration annuelle dans un peuplement de pruche du Canada et d’essences feuillues a aussi été estimée. Au plus fort de la saison de croissance, le taux journalier de transpiration était 1,6 fois plus élevé chez le bouleau flexible. La transpiration cumulative du bouleau flexible a excédé la transpiration de la pruche de 77 mm de juin à octobre. Pendant la saison dormante, l’évapotranspiration était plus élevée dans le peuplement de pruche. Cependant, l’évapotranspiration annuelle a été estimée à 327 mm chez la pruche du Canada comparativement à 417 mm dans le peuplement feuillu. Nos résultats indiquent que la transition d’un peuplement dominé par la pruche à un peuplement dominé par le bouleau flexible modifiera le bilan hydrique annuel et que l’impact le plus important surviendra au plus fort de la saison de croissance. Tard dans la saison de croissance, le débit dans les cours d’eau qui ont normalement un débit faible à modéré pourrait ne pas se maintenir à cause d’une plus forte utilisation d’eau par le bouleau flexible.

Document Type: Research Article

Publication date: October 1, 2007

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