Multi-year ecosystem response to hemlock woolly adelgid infestation in southern New England forests

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Abstract:

The introduced hemlock woolly adelgid (HWA) (Adelges tsugae Annand) has generated widespread tree decline and substantial mortality of eastern hemlock (Tsuga canadensis (L.) Carrière) throughout the eastern United States. To assess the magnitude of ecosystem response to this disturbance, we conducted a multi-year study of forests with and without damage from HWA. Infested forests had significantly higher HWA-induced foliar loss and significantly lower forest floor C:N ratios and soil organic matter than uninfested forests. There were no significant soil temperature differences among stand types, although infested stands did have lower forest floor soil moisture than uninfested stands. Net nitrification and net N mineralization rates were significantly higher in infested versus uninfested forests by the second and third year of this study, respectively. In addition, total N pools and resin bag capture of NH4 and NO3 were significantly higher in infested versus uninfested forests throughout this study. Increases in N were likely due to a combination of factors including enhanced decomposition, reduced uptake of water and N by declining trees, sparse understory vegetation, and N-enriched throughfall from infested canopies. These results confirm that invasive pests can initiate substantial changes in ecosystem function soon after infestation occurs, prior to substantial overstory mortality or understory reorganization.

L’introduction du puceron lanigère de la pruche (Adelges tsugae Annand) a entraîné un dépérissement très répandu et une mortalité importante de la pruche du Canada (Tsuga canadensis (L.) Carrière) partout dans l’est des États-Unis. Pour évaluer l’ampleur de la réaction de l’écosystème à cette perturbation, nous avons étudié pendant plusieurs années des forêts endommagées ou non par le puceron. Les forêts infestées avaient une perte de feuillage causée par le puceron significativement plus élevée ainsi qu’un rapport C:N dans la couverture morte et un contenu en matière organique dans le sol significativement plus faibles que les forêts non infestées. Il n’y avait aucune différence significative dans la température du sol parmi les types de peuplements mais l’humidité dans la couverture morte était plus faible dans les peuplements infestés que dans les peuplements non infestés. Les taux nets de nitrification et de minéralisation de N étaient significativement plus élevés dans les forêts infestées que dans les forêts non infestées respectivement la deuxième année et la troisième année de cette étude. De plus, les réservoirs de N total et le captage de NH4 et NO3 dans les sacs de résine étaient significativement plus élevés dans les forêts infestées que dans les forêts non infestées tout au long de cette étude. Les niveaux élevés de N étaient probablement dus à un ensemble de facteurs incluant une décomposition accrue, une absorption réduite d’eau et de N par les arbres dépérissants, une végétation de sous-bois clairsemée et des précipitations au sol enrichies en N à cause de l’infestation de la canopée. Ces résultats confirment que les ravageurs invasifs peuvent déclencher des changements importants dans le fonctionnement de l’écosystème rapidement après que soit survenue une infestation, avant qu’il y ait une mortalité substantielle dans l’étage dominant ou une réorganisation importante du sous-bois.

Document Type: Research Article

Publication date: April 1, 2008

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