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Black spruce reforestation in Kalmia heath: seedling response to forest floor mixing and mycorrhizal inoculation with Paxillus involutus

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Abstract:

In the boreal forests of eastern Canada, black spruce (Picea mariana (Mill.) Britton, Sterns, Poggenb.) regeneration often fails in nutrient-poor sites dominated by Kalmia angustifolia L. occurring after nonsevere forest fire, clearcut harvesting, and insect defoliation. Traditional silvicultural treatments have limited success in regenerating these sites. We tested whether forest floor mixing and planting black spruce seedlings preinoculated with an ectomycorrhizal (ECM) fungus, Paxillus involutus (Batsch) Fr., has potential to improve black spruce growth in Kalmia-dominated sites. We measured growth and foliar nutrient concentrations of ECM-inoculated and control black spruce seedlings planted in burned and insect-defoliated sites after forest floor mixing in Terra Nova National Park, Newfoundland. We also measured soil moisture, temperature, pH, total phenol and nutrient concentrations, litter decomposition, and soil respiration in those sites. Seedlings in soil-mixed plots had significantly higher growth and foliar nutrient concentrations than nonmixed plots, likely because soil mixing improved the substrate conditions by increased soil moisture, pH, and litter decomposition. Seedlings in insect-defoliated sites had significantly higher increases in height and foliar nutrient concentrations than those in the burned sites. Inoculated seedlings had significantly higher initial ECM formation than the control seedlings, but they failed to achieve higher growth.

Dans les forêts boréales de l’est du Canada, la régénération d’épinette noire (Picea mariana (Mill.) Britton, Sterns, Poggenb.) est souvent insuffisante sur les stations pauvres en nutriments dominées par Kalmia angustifolia L. qui s’établit à la suite d’un feu de faible intensité, d’une coupe à blanc ou d’une défoliation par les insectes. Les traitements sylvicoles traditionnels sont peu efficaces pour régénérer ces stations. Nous avons assumé que le scarifiage et la plantation de semis d’épinette noire pré-inoculés avec un champignon ectomycorhizien (ECM), Paxillus involutus (Batsch) Fr., pouvaient améliorer la croissance de l’épinette noire sur les stations dominées par le Kalmia. Nous avons mesuré la croissance et la concentration foliaire en nutriments de semis d’épinette noire inoculés et non inoculés avec le champignon ECM, puis plantés sur des sols scarifiés dans des stations qui avaient été brûlées ou défoliées par les insectes dans le parc national Terra-Nova, à Terre-Neuve. Nous avons aussi mesuré l’humidité du sol, la température, le pH, les concentrations en phénol et en nutriments, la décomposition de la litière et la respiration du sol de ces stations. La croissance des semis et la concentration en nutriments étaient significativement plus élevées dans les placettes scarifiées que dans les placettes non scarifiées, probablement parce que le scarifiage a amélioré l’état du substrat en augmentant l’humidité du sol, le pH et la décomposition de la litière. La croissance en hauteur et la concentration foliaire en nutriments des semis plantés sur des stations défoliées par les insectes étaient significativement plus élevées que celles des semis plantés sur des stations brûlées. La formation initiale d’ECM était significativement plus importante sur les semis inoculés que sur les semis témoins, mais leur croissance n’était pas meilleure.

Document Type: Research Article

Publication date: November 1, 2009

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