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A dendrochronological analysis of a disturbance–succession model for oak–pine forests of the Appalachian Mountains, USA

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Abstract:

Disturbance–succession models describe the relationship between the disturbance regime and the dominant tree species of a forest type. Such models are useful tools in ecosystem management and restoration, provided they are accurate. We tested a disturbance–succession model for the oak–pine (Quercus spp.– Pinus spp.) forests of the Appalachian Mountains region using dendrochronological techniques. In this model, fire promotes pines, while fire suppression, bark beetle outbreaks, and ice storms encourage oaks. We analyzed nine Appalachian oak–pine stands for species establishment dates and the occurrence of fires and canopy disturbances. We found no evidence that fire preferentially promoted the establishment of pine more than oak, nor did we find any evidence that canopy disturbances or periods of no disturbance facilitated the establishment of oak more than pine. Rather, we found that both species groups originated primarily after combined canopy and fire disturbances, and reduction of fire frequency and scope coincided with the cessation of successful oak and pine regeneration. Currently, heath shrubs are slowly dominating these stands, so we present a revised disturbance–succession model for land managers struggling to manage or restore oak–pine forests containing a dense ericaceous understory.

Les modèles de succession engendrée par des perturbations décrivent la relation entre le régime de perturbations et l’espèce d’arbre dominante dans un type de peuplement. Ces modèles sont des outils utiles pour l’aménagement et la restauration des écosystèmes à condition d’être fidèles à la réalité. Nous avons testé un modèle de succession engendrée par des perturbations pour les forêts de chênes (Quercus spp.) et de pins (Pinus spp.) de la région des Appalaches à l’aide de techniques dendrochronologiques. Dans ce modèle, le feu favorise les pins tandis que la suppression des feux, les épidémies de scolytes et le verglas favorisent les chênes. Nous avons analysé la date d’établissement des espèces et l’occurrence des feux et des perturbations du couvert dans neuf peuplements de chênes et de pins des Appalaches. Nous n’avons trouvé aucune preuve que le feu ait favorisé l’établissement du pin plus que celui du chêne ni que les perturbations du couvert ou que les périodes exemptes de perturbations aient favorisé l’établissement du chêne plus que celui du pin. Au contraire, nous avons observé que les deux groupes d’espèces se sont établis principalement après des perturbations du couvert combinées à des perturbations causées par le feu et que la réduction de la fréquence et de l’ampleur des feux a coïncidé avec l’insuccès de la régénération du chêne et du pin. Présentement, les éricacées arbustives sont lentement en train de dominer ces peuplements de telle sorte que nous présentons un modèle révisé de succession engendrée par les perturbations à l’intention des aménagistes qui s’efforcent d’aménager ou de restaurer des forêts de chênes et de pins avec un sous-étage dense d’éricacées.

Document Type: Research Article

Publication date: July 1, 2010

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  • Published since 1971, this monthly journal features articles, reviews, notes and commentaries on all aspects of forest science, including biometrics and mensuration, conservation, disturbance, ecology, economics, entomology, fire, genetics, management, operations, pathology, physiology, policy, remote sensing, social science, soil, silviculture, wildlife and wood science, contributed by internationally respected scientists. It also publishes special issues dedicated to a topic of current interest.
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