Interrelationships among the edaphic and stand characteristics, leaf area index, and aboveground net primary production of upland forest ecosystems in north central Wisconsin

Abstract

The objectives of this study were to (1) examine the relationships between site factors and both leaf area index (LAI) and aboveground net primary production (ANPP) of conifer, mixed conifer-hardwood, and hardwood forests in north central Wisconsin and (2) determine the relationship between LAI and ANPP. LAI ranged from 1.2 ha·ha -1 for a jack pine (Pinus banksianaLamb.) forest to 8.4 ha·ha -1 for a sugar maple (Acer saccharumMarsh.) dominated forest. LAI was significantly correlated with potential available water and nutrient availability, with both potassium and nitrogen identified as possibly influential elements. ANPP ranged from 2.9 (jack pine) to 11.5 t·ha -1 ·year -1 (sugar maple). Variability in ANPP was explained primarily by changes in specific leaf area, which was highly correlated with percent hardwood LAI. ANPP was positively correlated with LAI (r 2 = 0.82, p < 0.001) for all stands, but the relationship was not as strong for conifer ( r 2 = 0.62, p = 0.007) and hardwood (r 2 = 0.47, p = 0.007) stands when analyzed separately. There was evidence that production efficiency (ANPP/LAI) differed between conifer and hardwood stands, but the study design did not allow us to rigorously test this question. Resume : Les objectifs de cette etude consiaient 1) a etudier les relations entre les facteurs stationnels et l'indice de surface foliaire (LAI) ainsi que la productivite primaire nette epigee (ANPP) des forets de coniferes, des forets metlangees de coniferes et de feuillus et des forets feuillues dans le Centre-Nord du Wisconsin et 2) a determiner s'il existe une relation entre LAI et ANPP. LAI variait de 1,2 ha·ha -1 pour une foret de pin gris (Pinus banksiana Lamb.) a 8,4 ha·ha -1 pour une foret dominee par l'erable a sucre (Acer saccharumMarsh.). LAI etait significativement correle avec l'humidite potentiellement disponible et la disponibilite des nutriments, l'azote et le potassium etant possiblement des elements importants. ANPP variait de 2,9 (pin gris) a 11,5 t·ha -1 ·an -1 (erable a sucre). La variabilite de ANPP s'expliquait surtout par les changements dans la surface foliaire specifique, laquelle etait fortement correlee avec le pourcentage de LAI feuillu. ANPP etait positivement correle (r 2 = 0,82, p < 0,001) avec LAI pour tous les peuplements, mais la relation n'etait pas aussi forte lorsque les peuplements resineux (r 2 = 0,62, p < 0,007) et feuillus (r 2 = 0,47, p < 0,007) etaient analyses separement. Il y avait des indices que l'efficacite de la production (ANPP/LAI) des peuplements resineux et feuillus differait, mais le dispositif experimental utilise dans cette etude ne permettait pas de verifier rigoureusement cette hypothese. (Traduit par la Redaction)