Assessment of weather-associated causes of red spruce winter injury and consequences to aboveground carbon sequestration

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Abstract:

Despite considerable study, it remains uncertain what environmental factors contribute to red spruce (Picea rubens Sarg.) foliar winter injury and how much this injury influences tree C stores. We used a long-term record of winter injury in a plantation in New Hampshire and conducted stepwise linear regression analyses with local weather and regional pollution data to determine which parameters helped account for observed injury. Two types of weather phenomena were consistently associated with elevated injury: (i) measures of low-temperature stress that incite injury and (ii) factors that reduced the length of the growing season and predisposed trees to injury. At this plantation, there was a significant linear relationship between winter injury and growth reductions for 2 years after a severe winter injury event. Analysis using data from three New England states indicated that plantation data reflected a regional response. Using regional data, we estimated a reduction of 394000 metric tons of C sequestered in living red spruce stems ≥20cm in diameter growing in New York and northern New England during the 2 years following a severe winter injury event. This is a conservative estimate of reduced C sequestration because injury-induced mortality and other factors were not evaluated.

Malgré le nombre considérable d’études, on ne sait toujours pas avec certitude quels facteurs environnementaux contribuent aux dommages foliaires qui surviennent durant l’hiver chez l’épinette rouge (Picea rubens Sarg.), ni à quel point ces dommages influencent les réservoirs de C dans l’arbre. Nous avons utilisé des relevés à long terme des dommages qui sont survenus durant l’hiver dans une plantation du New Hampshire et nous avons effectué des analyses de régression linéaire pas à pas avec les données météorologiques locales et les données régionales de pollution pour déterminer quels paramètres permettaient d’expliquer les dommages observés. Deux types de phénomène météorologique étaient invariablement associés à des dommages sévères: (i) des mesures de stress dû à de basses températures et (ii) des facteurs qui réduisent la durée de la saison de croissance et prédisposent les arbres aux dommages. Dans cette plantation, il y avait une relation linéaire significative entre les dommages survenus pendant l’hiver et les réductions de croissance pendant les deux années suivant un épisode de dommages sévères dus au froid. L’analyse des données provenant de trois États de la Nouvelle-Angleterre indiquent que les données de la plantation reflètent une réponse régionale. À l’aide de données régionales, nous avons estimé que la séquestration de C dans les tiges d’épinette rouge ≥20cm de diamètre était réduite de 394000 tonnes métriques dans l’État de New York et le nord de la Nouvelle-Angleterre au cours des années qui ont suivi un épisode de dommages sévères dus au froid. Il s’agit d’une estimation conservatrice de la réduction de la séquestration de C parce que la mortalité causée par les dommages dus au froid et les autres facteurs n’a pas été évaluée.

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2011

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