Susy Lake White Pine Competition Study Étude sur l`effet de la

Susy Lake White Pine Competition
Study
Étude sur l’effet de la compétition sur
le pin blanc – Site du lac Susy
Eastern white pine is one of Ontario’s most important tree
species. It produces our region’s largest trees and furnishes
some of the world’s most valuable wood products. White
pine also provides critical habitats that are of tremendous
ecological, wildlife, and aesthetic value.
Le pin blanc est l’une des essences forestières les plus
importantes de l’Ontario. Ses peuplements sont constitués des
plus grands arbres de la région et fournissent des produits du bois
très recherchés mondialement. Le pin blanc fournit aussi des
habitats essentiels d’une très grande valeur sur les plans
écologique, faunique et esthétique.
Unfortunately, white pine can be a difficult species to
regenerate. In natural ecosystems, white pine thrives on
frequent, low-intensity fires that expose moist seedbeds and
kill balsam fir, trembling aspen, and other woody species
that compete with seedlings for light, soil moisture, and
nutrients. The absence of such fires, in combination with
pressures from past harvesting practices, insects, and
diseases, have contributed to a significant reduction in
white pine across our landscape during the past century.
Recent efforts to restore white pine to its historical range
and harvest remaining stands to ensure adequate natural
regeneration demand a better understanding of how
surrounding vegetation affects white pine seedling survival
and growth. Just as our home gardens must be weeded to
ensure success at harvest, young white pine must, to some
degree, be kept free of competition for optimum growth.
The question is, which plants compete with white pine and
when do they most affect growth?
This study was initiated by Tembec, the Canadian Forest
Service, and the Ontario Ministry of Natural Resources,
under the Canadian Ecology Centre Forestry Research
Partnership. The objective of this research is to quantify
the effects of woody and herbaceous vegetation on white
pine establishment, growth, and stem quality, where white
pine are being regenerated with the shelterwood harvest
system. Under this system, mature overstorey trees are
retained as a seed source and protective cover for young
seedlings. A sister installation near Reynolds Lake (1.6 km
to the southeast) is addressing white pine management
under the clearcut system, which is used to restore white
pine to sites that have inadvertently become dominated by
other species. Together, these installations will answer
such questions as:
•
Does the presence of low-growing vegetation, such as
grass, ferns, forbs, raspberries, and blueberries
(collectively referred to herein as “herbaceous”
Malheureusement, la régénération de cette essence peut être
difficile. Dans les écosystèmes naturels, le pin blanc se développe
bien grâce aux nombreux feux de faible intensité qui mettent à
découvert des lits de germination humides en plus de détruire le
sapin baumier, le peuplier faux-tremble et d’autres espèces
ligneuses qui compétitionnent fortement avec les semis pour la
lumière, l’humidité du sol et les nutriments. Au cours du siècle
dernier, le contrôle des feux combiné aux pressions exercées sur
le milieu par les anciennes méthodes de coupe, les insectes et les
maladies ont contribué à réduire de manière importante le nombre
de pins blancs sur le territoire.
Les efforts pour restaurer l’habitat naturel du pin blanc et récolter
les peuplements résiduels, afin d’assurer une régénération
naturelle adéquate, doivent être jumelés à une meilleure
compréhension des relations entre la végétation environnante et la
survie et le développement des semis de pin blanc. Tout comme
nos jardins potagers à la maison doivent être désherbés pour
assurer une bonne récolte, les semis de pin blanc doivent être mis
partiellement mis à l’abri des tiges compétitives afin de favoriser
une croissance optimale. Toutefois, l’effet de la végétation
compétitive dans le temps et dans l’espace sur le pin blanc est
encore inconnu.
Cette étude a été entreprise par Tembec, le Service canadien des
forêts et le ministère des Richesses naturelles de l’Ontario dans le
cadre du Partenariat pour la recherche forestière du Centre
écologique du Canada. Cette étude a pour but de quantifier les
effets de la végétation ligneuse et herbacée sur l’établissement, la
croissance et la qualité des tiges de pin blanc dans des secteurs où
l’on pratique la régénération de cette essence par la méthode des
coupes progressives. Ce type de coupe comporte la conservation
d’individus de l’étage dominant qui serviront de semenciers en
plus de faire de la protection des jeunes plants. Un aménagement
semblable, près du lac Reynolds (à 1,6 km au sud-est) permet
d’étudier la régénération du pin blanc par la méthode de la coupe
à blanc, utilisée pour rétablir le pin blanc à des endroits où
d’autres essences ce sont installées au détriment du pin blanc. Les
recherches menées ici et au lac Reynolds tenteront de répondre
aux questions suivantes :
• La présence de végétation herbacée réduit-elle la croissance
du pin blanc? Si oui, pendant combien de temps doit-on
•
•
•
•
vegetation), reduce the growth of white pine? If so,
how long must these plants be suppressed for optimum
pine growth?
Do tall-growing arborescent species, such as trembling
aspen (collectively referred to herein as “woody”
vegetation), provide any early benefit to white pine
seedlings (e.g., by mitigating climatic extremes)? If so,
is there an optimal stem density range for these
benefits?
At what point during white pine development, and at
what density, does woody vegetation negatively affect
seedling growth and stem quality?
Does the presence or absence of herbaceous vegetation
influence the effects of woody vegetation on white pine
growth?
How might vegetation management influence
environmental conditions that favor white pine blister
rust and white pine weevil, two very serious natural
pests of white pine?
The study employs a unique “response surface design” that
combines different durations of herbaceous vegetation
suppression with various timings of woody vegetation
removal. Four different aspen densities are being studied
(0, 5000, 10000, and 15000 stems per ha). The resulting
treatment combinations lead to a model or response surface
that can be used by forest managers to develop vegetation
management prescriptions that will optimize white pine
seedling growth and stem quality. The vegetation
conditions that develop in response to the tested treatments
will also allow forest managers to draw inferences about
their potential impacts on factors such as wildlife habitat
and diversity.
The study area was harvested during the fall of 2000, with
the operational objective of maintaining white pine on the
area’s deep, fine-textured soils. During the spring of 2001,
the area was scarified to expose mineral soil for seedling
germination. Shortly after scarification, seventy-two 18-m
x 18-m plots were established; each represents one of the
replicate treatment combinations of the response surface.
White pine seedlings were planted in the spring of 2002 to
augment natural regeneration. All plots are being
monitored annually and updated results are available for
viewing on the Research Partnership website at
http://forestresearch.canadianecology.ca.
Plot maps are attached. Please feel free to walk along the
paths between the plots and observe the experiments. For
your safety and the protection of this very important
research, please do not walk inside the research plots.
The Canadian Ecology Centre Forestry Research
Partnership wishes to thank the following for contributions
making this study possible: Living Legacy Trust, Canada
Foundation for Innovation, Domtar Wood Products Inc.,
Dow AgroSciences, Mattawa Ontario Rangers, Monsanto
Canada, Nipissing Forest Resource Management Inc.,
Ontario Innovation Trust Fund, and ULERN (Upper Lakes
Environmental Research Network). The research team is
indebted to the following field staff for their hard work and
•
•
•
•
détruire les plantes herbacées pour assurer une croissance
optimale du pin blanc?
La végétation arbustive, en particulier le peuplier faux-tremble,
offre-t-elle un avantage compétitif précoce pour les semis de
pin blanc (par exemple, en atténuant les conditions climatiques
extrêmes)? Si oui, y a-t-il une densité optimale des tiges de
peupliers faux-tremble qui doit être conservée?
À quel moment de la croissance du pin blanc, et à quelle
densité de tiges, le végétation arbustives nuit-elle à la
croissance des semis et à la qualité des tiges?
La présence ou l’absence de végétation herbacée a-t-elle une
influence sur les effets de la végétation arbustive sur la
croissance du pin blanc?
Quels sont les effets du contrôle de la végétation sur les
conditions environnementales qui favorisent le développement
de la rouille vésiculeuse du pin blanc et du charançon du pin
blanc, deux ravageurs très nuisibles?
L’étude utilise un « plan de surface de réponse ». Cette méthode
permet de voir l’effet combiné de la durée du contrôle de la
végétation herbacée avec le moment du contrôle de celle-ci par
rapport à la plantation des semis. Quatre différentes densités de
tiges de peupliers faux-trembles sont étudiées (0, 5 000, 10 000 et
15 000 tiges par hectare). Les combinaisons de traitements
résultants mènent à un modèle ou à une surface de réponse qui peut
être utilisé par les forestiers pour élaborer des règles
d’aménagement de la végétation permettant d’optimiser la
croissance des semis de pin blanc et la qualité des tiges. Les effets
des traitements testés sur la végétation permettront aussi aux
forestiers de tirer des conclusions quant à leurs impacts potentiels
sur certains paramètres comme l’habitat et la diversité de la faune.
La zone d’étude a été récoltée l’automne 2000, avec comme
objectifs de coupe de rétablir le pin blanc dans les sols sableux
profonds à texture fine qui caractérisent la région. Au
printemps 2001, une scarification a été effectuée dans le but
d’exposer le sol minéral pour favoriser la germination des semis.
Peu après la scarification, soixante-douze parcelles de 18 m X 18 m
ont été délimitées, chacune représentant une des combinaisons des
différents traitements du « plan de surface de réponse ». Des semis
de pin blanc ont été plantés dans les parcelles au printemps 2002 et
toutes les parcelles seront vérifiées annuellement. Les résultats de
cette étude seront mis à jour annuellement et seront disponibles
sous formes de rapports techniques et fiches techniques sur le site
Web du Partenariat pour la recherche forestière :
http://forestresearch.canadianecology.ca.
Vous trouverez plus ci-joint des cartes illustrant le dispositif des
parcelles. N’hésitez pas à vous promener sur les sentiers entre les
parcelles pour observer les différents effets des traitements sur les
pins blancs. Pour votre sécurité et pour la protection de cette
importante recherche, veuillez ne pas marcher à l’intérieur des
parcelles.
Le Partenariat pour la recherche forestière du Centre écologique du
Canada tient à remercier le Living Legacy Trust, la Fondation
canadienne pour l’innovation, les sociétés Nipissing Forest
Resource Management Inc., Domtar Inc., Monsanto Canada et Dow
AgroSciences, les Junior Rangers de Mattawa, les Fonds pour
l’innovation de l’Ontario et ULERN (Upper Lakes Environmental
Research Network) pour leur contribution à la réalisation de cette
étude. L'équipe de recherche tient à remercier les personnes
suivantes pour leur précieuse collaboration au travail de terrain:
Allyson Batchelor, Victoria Lampkin, Scott Mathews et Jorma
Paloniemi (Centre écologique du Canada), Andrij Obarymskyj
(Service canadien des forêts); Dianne Othmer et Scott McPherson
(Section de la recherche et développement en foresterie, Ministère
expertise: Allyson Batchelor, Victoria Lampkin, Scott Mathews,
and Jorma Paloniemi, and (Canadian Ecology Centre), Andrij
Obarymskyj (Canadian Forest Service); Dianne Othmer and Scott
McPherson (OMNR Southcentral S&TDU), Brian Brown, Ray
Ferguson, Jeff Kokes, Jane Nicholson, Mya Park, and Dave
Thompson (Ontario Forest Research Institute); and the students
and staff of Collège Boréal. The research team consists of Doug
Pitt (Canadian Forest Service), Bill Parker and Wayne Bell
(Ontario Forest Research Institute), Andree Morneault (OMNR,
Southcentral S&TDU) and Al Stinson (Canadian Ecology Centre
– Forestry Research Partnership).
For more information, contact Dr. Doug Pitt, Research Scientist,
Canadian Forest Service, Great Lakes Forestry Centre,
[email protected], 705-541-5610.
des Richesses naturelles l’Ontario); Brian Brown, Ray Ferguson,
Jeff Kokes, Jane Nicholson, Mya Park et Dave Thompson (Institut
de recherche forestière de l’Ontario) et les étudiants et les employés
du Collège Boréal. L’équipe de recherche comprend Doug Pitt
(Service canadien des forêts); Bill Parker et Wayne Bell (L’institut
de recherche forestière de l’Ontario); Andrée Morneault (Section de
la recherche et développement en foresterie, Ministère des
Richesses naturelles l’Ontario); et Al Stinson (Centre écologique du
Canada – Partenariat pour la recherche forestière).
Pour obtenir de plus amples renseignements, communiquez avec
Doug Pitt, Ph. D., chercheur au Service canadien des forêts, Centre
de foresterie des Grands Lacs, par courriel à l’adresse suivante
[email protected] ou par téléphone au 705-541-5610.
White pine provides critical habitats that are of tremendous ecological, wildlife, and
aesthetic value.
Le pin blanc forme des habitats essentiels d’une valeur considérable sur les plans
écologique, faunique et esthétique.
In natural ecosystems, white pine thrives on frequent, low-intensity fires that expose mineral soil
seedbeds and kill balsam fir, trembling aspen, and other woody species that compete with seedlings
for light, soil moisture, and nutrients.
Dans son milieu naturel, le pin blanc bénéficie de fréquents feux de forêt de faible intensité qui
exposent le sol minéral créant des lits de germination et détruisent le sapin baumier, le peuplier
faux-tremble et d’autres essences ligneuses compétitives qui entrent en concurrence avec le pin
blanc pour la lumière, l’eau et des éléments nutritifs du sol.
Recent efforts to restore white pine to original sites and harvest remaining stands in a manner
that will ensure adequate natural regeneration have generated the need for a better
understanding of how surrounding vegetation affects white pine seedling survival and growth.
Pour être efficaces pour rétablir le pin blanc dans son aire de distribution traditionnelle et
pour exploiter les peuplements de manière à assurer la régénération naturelle en pin blanc,
une meilleure compréhension des effets de la végétation compétitive environnante sur la
survie et la croissance des semis est nécessaire.
White Pine Growth
Total
Total vegetation
vegetation
suppression
suppression
Years of
Herbaceous
Vegetation
Suppression
00
2001
2001
Suppression
Suppression of woody
woody
vegetation
vegetation only
Herbaceous
Herbaceous
vegetation
vegetation
suppression
suppression only
only
44
22
2003
2003
2006
2006
Year of Woody
Vegetation Removal
n
n
No
No vegetation
vegetation
suppression
suppression
Theoretical white pine growth response to various durations of herbaceous vegetation removal.
Resulting models will be used by forest managers to develop vegetation management prescriptions and
draw inferences about potential treatment impacts on factors such as wildlife habitat and diversity.
Taux de croissance théorique du pin blanc en fonction de la durée de la suppression de la végétation
herbacée (nombre d’années) et en fonction du moment du contrôle de la végétation arbustive (moment
par rapport à la plantation). Les forestiers utiliseront les modèles établis à la suite des études pour
élaborer des méthodes de gestion de la végétation et tirer des conclusions relatives aux effets possibles
des traitements sur l’habitat et la diversité des espèces sauvages.
Treatments in effect for years 1 and 2 (2002-2003): / Combinaisons de traitements pour les années 1 et 2 (2002-2003):
White Pine Shelterwood Competition Study Plot Layout - Susy Lake Site.
1
5-M
2
3-M
3
7-H
4
8-H
5
6
6
1-H
7
(Treatment Key 2002-03).
14-H
8
10-M
9
1-M
10
5-H
11
12
14-M
15
2-M
16
7-L
17
9
18
3-M
19
11-L
20
14-H
21
10-L
22
8-L
---------------
14
---------------
8-L
---------------
13
---------------
1-L
---------------
12
---------------
---------------
---- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------
1-H
26
9
27
13
28
12
29
8-L
30
8-M
31
4-M
32
14-M
33
2-H
---------------
25
---------------
7-H
---------------
24
---------------
14-L
---------------
23
---------------
---------------
---- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------
35
3-L
36
2-L
37
1-L
38
7-L
39
8-H
40
3-H
41
7-M
42
6
---------------
9
---------------
34
---------------
51
---------------
52
---------------
---------------
Road
---------------
---- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------
7-M
45
1-L
46
1-H
47
13
48
1-M
49
7-H
50
3-L
---------------
44
---------------
6
---------------
43
---------------
Note: This key remains in effect August 2001
through August 2003.
---------------
sign
location
---------------
---------------- ---- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------
55
13
56
7-M
57
7-L
58
8-M
59
8-H
9
4-L
66
3-M
61
3-H
62
14-L
63
14-M
64
14-L
88
65
8-M
---- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- --------------------67
3-L
68
11-H
69
5-L
70
3-H
71
1-M
72
-------- Foot path
12
SHELTERWOOD
"4-Corners" Plot
---------------
10-H
---------------
54
---------------
11-M
---- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ---------------------------------- ---- ------------------
60
Woody: Remove all decid. tall shrub and trees w. fall basal bark,
triclopyr.
Herbaceous + woody treatment: Careful glyphosate directed foliar
treatment.
53
---------------
Herbaceous: remove all grass, herbs, ferns, low-shrubs w. careful
directed foliar glyphosate treatment.
17
---------------
4-H
---------------
52
---------------
14-H
---------------
51
---------------
---- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------
Treatments in effect for years 3 and 4 (2004-2005): / Combinaisons de traitements pour les années 3 et 4 (2004-2005):
White Pine Shelterwood Competition Study Plot Layout - Susy Lake Site.
1
5-M
2
3-M
3
7-H
4
8-H
5
6
6
1-H
7
(Treatment Key 2004-05).
14-H
8
10-M
9
1-M
10
5-H
11
12
14-M
15
2-M
16
7-L
17
9
18
3-M
19
11-L
20
14-H
21
10-L
22
8-L
---------------
14
---------------
8-L
---------------
13
---------------
1-L
---------------
12
---------------
---------------
---- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------
1-H
26
9
27
13
28
12
29
8-L
30
8-M
31
4-M
32
14-M
33
2-H
---------------
25
---------------
7-H
---------------
24
---------------
14-L
---------------
23
---------------
---------------
---- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------
35
3-L
36
2-L
37
1-L
38
7-L
39
8-H
40
3-H
41
8-M
42
6
---------------
9
---------------
34
---------------
51
---------------
52
---------------
---------------
Road
---------------
---- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------
7-M
45
1-L
46
1-H
47
13
48
1-M
49
7-H
50
3-L
---------------
44
---------------
6
---------------
43
---------------
Note: This key remains in effect August 2003
through August 2005.
---------------
sign
location
---------------
---------------- ---- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------
Operational Release in Aug 2003 (directed foliar w. glyphosate,
bagging trees). Do nothing subsequent to Aug 2003).
"4-Corners" Plot
55
13
56
7-M
57
7-L
58
7-M
59
8-H
9
---------------
10-H
---------------
54
---------------
11-M
---- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ---------------------------------- ---- ------------------
60
4-L
66
3-M
Woody: Remove all decid. tall shrub and trees. Previous Herbaceous
control plots - directed foliar glyphosate treatment, bagging pine;
previously untreated plots - fall basal bark w. triclopyr.
Herbaceous + woody treatment: Previous H+W plots - maintain w.
glyphosate directed foliar; Previous H only plots - directed foliar
glyphosate treatment, bagging pine.
53
61
3-H
62
14-L
63
14-M
64
14-L
88
65
8-M
---- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- --------------------67
3-L
68
11-H
69
5-L
70
3-H
71
1-M
72
---------------
Herbaceous: maintain removal of all grass, herbs, ferns, low-shrubs
w. careful directed foliar glyphosate treatment.
17
---------------
4-H
---------------
52
---------------
14-H
---------------
51
---------------
---- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------- ------------------
-------- Foot path
12
SHELTERWOOD
Treatment key :
treatment number (see table below) and hardwood density assignment (H=high, M=medium, and L=Low)
70
3-H
plots are 18 m x 18 m; intervening areas (shaded) are 2 m
plot no.
Treatment Codes (H=herbaceous control; W=woody control; 0=no vegetation control):
Year
Number
1
2
3
4
5
6
Potential Operational Equivalent:
1
0
0
0
0
0
0
Doing nothing.
2
H
H
0
0
0
0
Light chemical (e.g., hexazinone or directed foliar glyphosate) site prep.
3
H
H
H
H
0
0
Chemical (e.g., hexazinone) site prep.
4
0
0
0
0
0
W
Late woody release; manual or chemical.
5
0
0
W
W
W
W
2nd season woody release (e.g., basal bark, directed-foliar glyphosate treatment, or effective manual cutting).
6
W
W
W
W
W
W
Site prep with basal bark or directed foliar glyphosate treatment, or effective manual cutting.
7
H
H
0
0
0
W
Light chemical site prep, followed by late woody release.
Light chemical site prep, followed by 2nd season woody release.
8
H
H
W
W
W
W
9
H+W
H+W
W
W
W
W
Chemical site prep with glyphosate.
10
H
H
H
H
0
W
Chemical (e.g., hexazinone) site prep followed by late woody release.
11
H
H
H+W
H+W
W
W
Light chemical site prep followed by 2nd season release w. broadcast glyphosate treatment.
12
H+W
H+W
H+W
H+W
W
W
Site prep with a chemical that provides effective woody and herbaceous control (not currently available).
13
H+W
H+W
H+W
H+W
H+W
H+W
14
0
0
H+W
W
W
W
Total and continuous weed control as a benchmark treatment.
2nd season release with broadcast glyphosate treatment as the currently used benchmark.