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Distribution and dynamics of balsam fir ( Abies balsamea [L.] Mill.) at its northern limit in the James Bay area

1997; Taylor & Francis; Volume: 4; Issue: 3 Linguagem: Francês

10.1080/11956860.1997.11682413

2376-7626

Luc Sirois,

Peatlands and Wetlands Ecology

Abstract:Abstract:A regional assessment of balsam fir distribution along a transect between 49° 30' N and 53° 30' N suggests that balsam fir exists as isolated populations scattered across large expanses of Québec's boreal forest. At its northern limit, balsam fir is primarily associated with environments that have a low fire frequency, such as the coastal lands along James Bay and the shores of major hinterland water bodies. Detailed mapping of balsam fir populations, stratigraphical study of supporting organic soils, and age-structure data of forest stands around Duncan Lake (53° 30' N, 78° w) constituted the core of the local analysis of balsam fir ecology at its northern limit. The presence of macrofossils in a representative organic soil profile of the spruce-fir forests of the Duncan Lake area suggests that balsam fir is present in the region since 3830 years BP. Its scarcity in the peat profile indicates a low population density during much of the site history. Age-structure analysis indicates the four spruce-fir forests studied in the Duncan Lake area are old-growth, dating back to at least the 17th or 18th centuries. Balsam fir behaves like a late successional species, appearing 100-150 years after black spruce in each site. Layering started during the 19th century, and became the principal means of regeneration for both species during the 20th century. The correlation between age frequency distribution and negative exponential model estimates ranges from 0.57-0.93 for balsam fir, and 0.93-0.95 for black spruce. The distribution of residuals along the regression slope suggests a period of low black spruce recruitment between ca 1860-1930; this was followed by a sharp increase until ca 1970. Balsam fir followed a similar, though delayed, pattern. The results suggest that marginal spruce-fir communities in the Duncan Lake area have experienced accelerated layering during the 20th century. Because few dead fir trees were found in the field, this may represent a long-term increase in fir population densities. Increased snow fall since the turn of the century may have favoured the growth of Sphagnum and the rooting of basal branches; this has resulted in a continuous increase in population density.Résumé:Une évaluation régionale de la répartition du sapin baumier entre 49° 30' N et 53° 30' N suggère que cette espèce forme des populations dispersées sur de vastes étendues continentales du nord de la forêt boréale au Québec. À sa limite nordique de répartition dans la forêt boréale, le sapin baumier se trouve principalement dans des milieux caractérisés par une faible incidence de feux, comme les forêts côtières de la Baie de James et des principaux plans d'eau de l'intérieur des terres. L'analyse locale de l'écologie du sapin baumier à sa limite nord est basée sur la cartographie détaillée des populations, l'analyse stratigraphique des sols et l'étude de la structure d'âge des forêts dans la région du lac Duncan (53° 30' N, 78° O). La présence de macrorestes de sapin dans les horizons organiques d'un sol représentatif de ceux trouvés sous les pessières noires à sapin autour du lac Duncan suggère que cette espèce est présente dans la région depuis au moins 3830 ans BP. La faible représentation de cette espèce dans le profil de sol suggère toutefois que le sapin s'est maintenu à une faible densité durant presque toute la durée de l'histoire du site étudié. L'analyse des structures d'âge de quatre pessières noires à sapin du lac Duncan suggère que ces forêts anciennes datent au moins du 17e ou du 18e siècle. Le sapin s'y comporte comme une espèce de fin de succession, apparaissant quelque 100-150 ans plus tard que les premières épinettes noires dans chaque site. Le marcottage a débuté au cours du 19e siècle et est devenu le principal mode de régénération chez les deux espèces durant le 20e siècle. Le coefficient de corrélation entre la distribution de fréquence des âges et les estimés obtenus à partir du modèle exponentiel négatif varient entre 0,57-0,93 pour le sapin baumier et entre 0,93-0,95 pour l'épinette noire. La distribution des résidus de part et d'autre de la droite de régression suggère l'existence d'une période de faible régénération de l'épinette noire entre ca 1860-1930, suivi d'un accroissement notoire jusqu'à 1970 ; le patron du sapin baumier suit la même tendance, mais se trouve décalé dans le temps. L'ensemble de ces résultats suggèrent que le taux de marcottage dans les pessières noires à sapin s'est accru considérablement au cours du 20e siècle. Cela a pu entraîner un accroissement soutenu de la densité des populations locales de sapin pour lequel très peu d'individus morts furent observés sur le terrain. Un enneigement accru depuis le début du 20e siècle a pu favoriser la croissance de Sphagnum et ainsi l'enracinement des branches basales, ce qui a entraîné un accroissement marqué de la densité des populations de sapin.Keywords:: Abies balsameaborealage-structure analysisclimatic changenorthern limit.Mots-clés:: Abies balsameaboréalstructure d'âgechangement climatiquelimite nordique.