Effects of time since stand-replacing fire and overstory composition on live-tree structural diversity in the boreal forest of central Canada

摘要

Stand structure diversity is hypothesized (i) to increase with stand development and (ii) to be greater in mixedwood stands than in conifer and broadleaf stands. We examined the effects of time since stand-replacing fire (TSF) and overstory type on stand volume, stand density, and tree-size variability, which is measured using Shannon's diversity index (H′) and coefficient of variation, in fire-origin boreal forest stands. We sampled 36 stands representing conifer, mixedwood, and broadleaf overstory types, ranging in ages from 72 to 201years TSF on upland mesic sites in northwestern Ontario, Canada. Stand volume decreased in older mixedwood and broadleaf stands, but followed a U-shaped pattern in conifer stands with TSF. Diameter-at-breast-height-based H′ followed an inverse U-shaped pattern with TSF for all overstory types. Height-based H′ decreased with TSF in conifer and mixedwood stands but peaked at the intermediate age class in broadleaf stands. Diameter-at-breast-height- and height-based coefficient of variation indices followed an inverse U-shaped distribution with TSF. Our results partially supported the two hypotheses, as (i) the 124- to 139-year-old stands were most diverse and (ii) mixedwood stands were more than or as equally diverse as conifer and broadleaf stands, depending on stand development stage and the diversity indices used.%Nous posons les hypothèses que (i) la diversité de la structure des peuplements augmente au fil de leur développement et (ii) cette diversité est plus grande dans les peuplements mixtes que dans les peuplements résineux et feuillus. Dans des peuplements boréaux issus de feu, nous avons étudié les effets du temps écoulé depuis le dernier feu (TDF) et de la composition du couvert dominant sur le volume et la densité du peuplement et sur la variabilité de la taille des arbres, déterminée à l'aide de l'indice de diversité de Shannon (H′) et du coefficient de variation. Sur des stations mésiques et bien drainées du nord-ouest de l'Ontario, au Canada, nous avons échantillonné 36 peuplements représentant des peuplements résineux, mixtes et feuillus pour lesquels le TDF variait de 72 à 201 ans. Le volume à l'hectare diminuait dans les vieux peuplements mixtes et feuillus, mais la relation entre le volume et le TDF suivait une trajectoire en U dans les peuplements résineux. La relation entre la valeur de H′ basée sur le diamètre à hauteur de poitrine et le TDF suivait une trajectoire en U inversé pour tous les types de peuplement. La valeur de H′ basée sur la hauteur diminuait avec une augmentation du TDF pour les peuplements résineux et mixtes, mais a atteint un sommet à la classe d'âge intermédiaire dans les peuplements feuillus. Les relations entre le TDF et la valeur du coefficient de variation basée sur le diamètre à hauteur de poitrine et sur la hauteur suivaient des trajectoires en U inversé. Nos résultats n'ont que partiellement supporté les deux hypothèses puisque (i) les peuplements de 124 à 139 ans étaient les plus diversifiés et (ii) la diversité des peuplements mixtes était supérieure ou égale à celle des peuplements résineux et feuillus, dépendamment du stade de développement des peuplements et de l'indice de diversité utilisé.