Identifying roots of northern hardwood species: patterns with diameter and depth

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Abstract:

Forest canopies are often stratified by species; little is known about the depth distribution of tree roots in mixed stands because they are not readily identified by species. We used diagnostic characteristics of wood anatomy and gross morphology to distinguish roots by species and applied these methods to test for differences in the rooting depth of sugar maple (Acer saccharum Marsh.), American beech (Fagus grandifolia Ehrh.), and yellow birch (Betula alleghaniensis Britt.) in two northern hardwood forests. We also distinguished hobblebush (Viburnum lantanoides Michx.) and white ash (Fraxinus americana L.) roots. Analysis of plastid DNA fragment lengths confirmed that 90% of the roots were correctly identified. The vertical distribution of fine roots of these species differed by 2–4cm in the median root depth (P = 0.03). There was a significant difference in the distribution of roots by size class, with fine roots (0–2mm) being more concentrated near the soil surface than coarser roots (2–5mm; P = 0.004). The two sites differed by <2cm in median rooting depths (P = 0.02). The visual identification of roots for the main tree species in the northern hardwood forest allows species-specific questions to be posed for belowground processes.

La stratification des essences est fréquente dans le couvert forestier. La distribution verticale des racines des arbres est peu connue dans les peuplements mélangés parce que l’identification des racines n’est pas facile. Nous avons utilisés les caractéristiques diagnostiques de l’anatomie et de la morphologie grossière du bois pour différencier les racines selon l’espèce et nous avons appliqués ces méthodes pour tester les différences de profondeur d’enracinement de l’érable à sucre (Acer saccharum Marsh.), du hêtre d’Amérique (Fagus grandifolia Ehrh.) et du bouleau jaune (Betula alleghaniensis Britt.) dans deux forêts feuillues nordiques. Nous avons aussi distingué les racines de la viorne bois-d’orignal (Viburnum lantanoides Michx.) et du frêne blanc (Fraxinus americana L.). L’analyse de la longueur des fragments d’ADN des plastes a confirmé que 90 % des racines ont été correctement identifiées. La distribution verticale des racines fines étaient significativement différente selon l’espèce (P = 0,03) et la différence variait de deux à quatre cm en comparant la profondeur médiane des racines. Il y avait une différence significative dans la distribution des racines selon la classe de dimension: les racines fines (0–2 mm) étaient plus concentrées près de la surface du sol que les plus grosses racines (2–5mm) (P = 0,004). La profondeur médiane d’enracinement différait de moins de deux cm entre les deux stations (P = 0,02). L’identification visuelle des racines des principales espèces d’arbres dans la forêt feuillue nordique permet de formuler des questions propres à chaque espèce au sujet des processus souterrains.

Document Type: Research Article

Publication date: November 1, 2008

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