Effects of canopy structure on resource availability and seedling responses in a longleaf pine ecosystem

Abstract

Competition between mature trees and regeneration has been well studied in closed-canopy forests, but less so in open-canopy woodlands. We examined competition in a longleaf pine (Pinus palustris Mill.) woodland to understand effects of overstory abundance on resource availability and seedling responses to resource levels. We examined resources and planted seedling performance across a gradient from intact canopies to the centers of large gaps. Growth of seedlings increased slowly across a wide range of decreasing overstory basal area, but increased substantially only in the center of gaps. Seedling survival was unrelated to overstory abundance. Overstory basal area was negatively related to light and nitrogen. Light increased from 40% of full sunlight in intact forest to 80% in gaps. Nitrogen only increased in the center of gaps, suggesting that below-ground and above-ground gaps are spatially distinct. Correlations between seedling growth and light and nitrogen were positive and curvilinear upward. The data suggest that increases in both light and nitrogen may be required for seedling growth increases. We use our results to propose a silvicultural approach for green tree retention that minimizes inhibition of regeneration through clumping of residuals to maximize gap size, even while holding remaining basal area constant. Resume : La competition entre les arbres murs et la regeneration a ete bien etudiee dans les forets a voute fermee, moins par contre dans les forets claires a voute ouverte. La competition dans une foret claire de pin des marais ( Pinus palustris Mill.) a ete examinee afin de comprendre les effets de l'abondance de l'etage dominant sur la disponibilite des ressources et la reaction des semis par rapport au niveau de ces dernieres. Les ressources et la performance des semis plantes ont ete examinees le long d'un gradient allant des voutes intactes jusqu'au centre des larges trouees. La croissance des semis augmentait lentement a mesure que diminuait la surface terriere de l'etage dominant, mais elle augmentait considerablement seulement au centre des trouees. La survie des semis n'etait pas reliee a l'abondance de l'etage dominant. Il y avait, par contre, une relation negative entre la surface terriere de l'etage dominant et la lumiere ainsi que l'azote. La lumiere est passee de 40% de luminosite totale dans les forets intactes a 80% dans les trouees. L'azote a augmente uniquement au centre des trouees, suggerant que les trouees hypogees et epigees ne correspondent pas dans l'espace. Les correlations entre la croissance des semis et la lumiere ainsi que l'azote etaient positives et curvilignes ascendantes. Les donnees suggerent que l'accroissement de la lumiere, comme de l'azote, pourrait etre requis pour augmenter la croissance des semis. Les resultats de cette etude sont utilises pour proposer une methode sylvicole de conservation des arbres vivants qui minimise l'inhibition de la regeneration par les arbres residuels. Elle consiste a garder ces derniers par groupes afin de maximiser la taille des trouees, tout en maintenant la surface terriere residuelle constante. (Traduit par la Redaction)