Foliar morphology and chemistry of upland oaks, red maple, and sassafras seedlings in response to single and repeated prescribed fires

摘要

Managers increasingly use prescribed fire in oak forests to decrease fire-sensitive species, increase understory light, and improve oak (Quercus spp.) regeneration. To better understand woody seedling response to burning, single and repeated (3×) prescribed fires were implemented over 6 years (2002-2007) in eastern Kentucky, and leaf traits of red (Erythrobalanus spp.) and white oaks (Leucobalanus spp.) were compared with competitors red maple (Acer rubrum L.) and sassafras (Sassafras albidum (Nutt.) Nees). Burned seedlings had higher total leaf area (TLA) because of two to three times higher TLA of sassafras. Leaf mass per area (LMA) and leaf N content per area (N_area) increased postfire but were independent of seedling identity. Canopy openness during 2006, which was lower on unburned sites (4%-8%) compared with those burned 1× (4%-16%) and 3× (7%-33%), was positively correlated with sassafras TLA, oak and sassafras N_area, and LMA of all seedling groups the subsequent year. In 2007, TLA, LMA, and N_area were positively correlated with basal diameter of all groups but most significantly for sassafras and red maple. These findings indicate that low-intensity, early growing season prescribed fire can alter seedling leaf characteristics, but not in a manner that enhances oak seedling leaf traits relative to their competitors red maple and sassafras.Les aménagistes utilisent de plus en plus le brûlage dirigé dans les forêts de chênes pour éliminer les espèces sensibles au feu, augmenter la lumière en sous-étage et améliorer la régénération du chêne (Quercus spp.). Pour mieux comprendre la réaction des semis ligneux au brûlage, des brûlages uniques et répétés (3×) ont été effectués sur une période de 6 ans (2002-2007) dans l'est du Kentucky et les caractères des feuilles des chênes rouges (Erythrobalanus spp.) et blancs (Leucobalanus spp.) ont été comparés à ceux des espèces compétitrices: l'érable rouge (Acer rubrum L.) et le sassafras officinal (Sassafras albidum (Nutt.) Nees). Les semis brûlés avaient une surface foliaire totale (SFT) plus élevée à cause de la SFT du sassafras qui est 2-3× plus élevée. La masse foliaire spécifique (MFS) et la teneur en N foliaire par unité de surface (N_surf.) ont augmenté après le passage du feu peu importe l'espèce de semis. L'ouverture de la canopée en 2006, qui était plus faible dans les stations non brûlées (4%- 8%), comparativement à celle des stations brûlées 1× (4%- 16%) et 3× (7%- 33%), était positivement corrélée avec la SFT du sassafras, la teneur en N_surf. du chêne et du sassafras ainsi qu'avec la MFS de tous les groupes de semis l'année suivante. En 2007, la SFT, la MFS et la teneur en N _surf. étaient positivement corrélées avec le diamètre basal de tous les groupes, mais la corrélation était la plus significative dans le cas du sassafras et de l'érable rouge. Ces résultats indiquent qu'un brûlage dirigé de faible intensité effectué au début de la saison de croissance peut modifier les caractéristiques des feuilles, mais pas de façon à améliorer les caractères des feuilles des semis de chêne relativement aux espèces compétitrices, c'est-à-dire l'érable rouge et le sassafras.