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Fire severity as a determinant factor of the decomposition rate of fire-killed black spruce in the northern boreal forest

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Abstract:

Several attributes might influence the decomposition process of fire-killed trees. Here, we tested various tree- and plot-level variables on the decomposition rate of fire-killed black spruce (Picea mariana (Mill.) BSP) in the northern boreal forest. Data were collected from 474 individuals burned 17years prior to sampling. Mean decomposition rate was relatively slow (k= 0.013) and was lowest for severely burned snags (k= 0.001) and highest for lightly burned logs (k= 0.027–0.036). Vertical position and fire severity were the most important variables influencing the decomposition rates, while plot-level variables were marginally significant. Both predictors strongly influenced the moisture content of fire-killed trees. Logs with greater contact with the ground and lightly burned trees had higher moisture content and faster decomposition rates. Very severely burned trees had lower moisture content because of faster bark shedding. This hampered the decomposition process by slowing the snag falling rate. Higher decomposition rates in lightly burned trees may result from greater colonization by early xylophagous species. By having a considerable impact on the decomposition of woody debris, fire severity may strongly influence many post-fire biological processes related to the woody necromass as well as carbon emission from burned stands.

Plusieurs variables peuvent influencer le processus de décomposition des arbres tués par le feu. Dans cette étude, nous avons testé l’effet de plusieurs variables, à l’échelle de l’arbre et du peuplement, sur la décomposition des débris ligneux d’épinette noire (Picea mariana (Mill.) BSP) après feu. Les données proviennent de 474 individus qui ont brûlé 17 ans avant l’échantillonnage. Le taux de décomposition moyen était relativement bas (k= 0,013) et était minimal chez les chicots très sévèrement brûlés (k= 0,001) et maximal chez les débris au sol légèrement brûlés (k= 0,027–0,036). La position de l’arbre et la sévérité du feu représentaient les plus importantes variables influençant les taux de décomposition alors que les variables mesurées à l’échelle du peuplement n’étaient que marginalement significatives. Ces deux variables ont fortement influencé le taux d’humidité des débris ligneux post-feu, ceux présentant un grand contact avec le sol ainsi que ceux étant légèrement brûlés possédant un taux d’humidité plus élevé et un taux de décomposition plus rapide. Les faibles taux d’humidité relevés sur les arbres très sévèrement brûlés seraient causés par une chute plus rapide de l’écorce. Une forte sévérité du feu pourrait aussi retarder le processus de décomposition en ralentissant la chute des chicots. Les taux de décomposition plus rapides chez les arbres légèrement brûlés pourraient résulter d’une plus forte colonisation initiale par les insectes xylophages. En raison de son impact considérable sur la décomposition des débris ligneux, la sévérité du feu pourrait fortement influencer plusieurs processus biologiques post-feu associés à la nécromasse ligneuse ainsi que les émanations de carbone provenant des peuplements brûlés.

Document Type: Research Article

Publication date: 2011-02-01

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