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Forest disturbance frequency and patch structure from pre-European settlement to present in the Mixed Forest Province of Minnesota, USA

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Abstract:

We used General Land Office survey data (1860–1890) and interpreted aerial photography from the 1930s, 1970s, and 1990s to quantify forest disturbance frequency and spatial patterns for four time periods in the Mixed Forest Province of Minnesota. The study region included eight subsections within the Mixed Forest Province of Minnesota’s Ecological Classification System. Presettlement disturbance and spatial pattern estimates varied across the eight subsections indicating a strong relationship to soil and landform characteristics. Land surveyors primarily recorded higher severity disturbances that resulted in significant tree mortality. The 1900–1940 era was characterized by a short-term increase in fire frequency that was relatively uniform across the study region, in contrast to the variability of the presettlement (1860–1890) landscape. In the postsettlement period (1940–1995), timber harvest replaced fire as the dominant disturbance factor. Similar management practices among subsections created similar harvest rates throughout the study region. These management practices imposed a more homogeneous pattern dominated by small (10–25ha) patches. Management practices now have a greater influence than natural processes in the generation of landscape pattern in the Mixed Forest Province of Minnesota. Information on presettlement forest conditions and subsequent changes can be used by land managers to restore spatial pattern variability in managed forest landscapes.

Nous avons utilisé les données des relevés d’inventaire (1860–1890) du Bureau général des terres et interprété des photographies aériennes des années 1930, 1970 et 1990 pour quantifier la fréquence et la configuration spatiale des perturbations forestières pour quatre périodes de temps dans la province de forêt mélangée du Minnesota. La région étudiée incluait huit sous-sections des systèmes de classification écologique de la province de forêt mélangée du Minnesota. Nous avons estimé que les perturbations et leur configuration spatiale variaient parmi les huit sous-sections avant la colonisation, indiquant qu’il y avait une relation étroite avec les caractéristiques du sol et du relief. Les arpenteurs-géomètres ont surtout noté des perturbations sévères entraînant la mort de beaucoup d’arbres. La période de 1900 à 1940 était caractérisée par une augmentation à court terme de la fréquence des feux qui fut relativement uniforme partout dans la région étudiée, contrairement à la variabilité qui était présente dans le paysage avant la colonisation (1860–1890). Durant la période qui a suivi la colonisation (1940–1995), la récolte de bois a remplacé le feu comme principal facteur de perturbation. Des pratiques d’aménagement similaires dans les différentes sous-sections ont entraîné des taux de récoltes semblables partout dans la région étudiée. Ces pratiques d’aménagement ont imposé une structure plus homogène dominée par de petits îlots (10–25 ha). Les pratiques d’aménagement ont maintenant une plus grande influence que les processus naturels dans la formation du paysage dans la province de forêt mélangée du Minnesota. L’information sur l’état des forêts avant la colonisation ainsi que les changements subséquents peuvent être utilisés par les aménagistes du territoire pour restaurer la variabilité des configurations spatiales dans les paysages forestiers aménagés.

Document Type: Research Article

Publication date: August 1, 2008

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