薄对动力学的影响和抗旱性Aspen-White云杉混合物:结果从两个研究地点在萨斯喀彻温省

介绍

颤抖的阿斯彭的混合物(美洲山杨Michx)和白色云杉(云杉glauca(Moench)沃斯)是一种常见的自然类型旱地网站站在西加拿大北方森林。在这个地区mixedwood站代表一系列早期——mid-seral连续性阶段(陈和Popadiouk, 2002年)和发展最常见的介子的和subhygric网站(Lieffers et al ., 1996)。当阿斯彭和白云杉再生扰动后大约在同一时间,阿斯彭将形成一个上层云杉至少50到60年以上(陈和Popadiouk, 2002年;Bergeron et al ., 2014)。时间后,白云杉开始生长通过林冠和阿斯彭减少主导地位和基底区。没有干扰,如火灾或收获mixedwood站可能成为spruce-dominated站在随后的100到200年(陈和Popadiouk, 2002年;Bergeron et al ., 2014)。当有种子树附近白云杉也可能建立自然的林下叶层长大成熟的白杨站和通过阿斯彭以类似的方式(Kabzems加西亚,2004)。

自mixedwoods导致物种多样性和结构改善,野生动物栖息地,和视觉质量(麦克唐纳et al ., 2010管理这些是mixedwood)而不是纯白色云杉或阿斯彭站是可取的。上层阿斯彭还通过减少护士年轻云杉作物生长季节发病率的霜,通过提供从极端环境保护(Filipescu Comeau, 2011等),减少竞争的活力植被bluejoint reedgrass (Calamagrostis黄花(Michx)。选择性)(Lieffers和城市,1994年)和减少损害白松象鼻虫(Pissodes strobi派克)(泰勒et al ., 1996)。Mixedwoods可以提供更大的多样性产品(麦克唐纳,1996),总收率高于单一物种站(男人和Lieffers, 1999年;Kabzems et al ., 2016)。

从历史上看,mixedwood站开发了通过自然再生两个物种的火灾或其他严重的干扰。然而,在过去的四十年白云杉种植再生云杉和mixedwood收获后站在阿斯彭自然再生。收获的高地mixedwood站后,阿斯彭再生大力从根豆芽和主导站发展的早期阶段。条件理想时,阿斯彭可以再生,密度很高,有时超过100000棵树公顷⁻¹2岁(Steneker 1976;贝拉,1986;弗雷et al ., 2003)。然而,在阿斯彭self-thinning通常导致显著减少密度在前20年(Peterson和彼得森,1992年;Bokalo et al ., 2007)。

阿斯彭的早期青少年间距可以加速残余的生长树(Bickerstaff 1946;Steneker 1976;Perala 1978;Bokalo et al ., 2007;Kabzems et al ., 2016),加速实现适销的直径和改善质量的立场。大米et al。(2001)发现,稀疏的年轻的阿斯彭(5 - 15岁)没有显著改变适销站卷15年治疗后但并导致直径显著增加剩余的树木。减少阿斯彭密度也增加增长云杉混合站(Bokalo et al ., 2007;Kabzems et al ., 2016)。

最近时期的干旱和大型火灾强调潜在影响的暖期和长期在加拿大西部的北方地区变暖趋势。而周期性变化温度、降水、和干旱发生历史上,年平均气温上升了3.0°C之间的1901年和2000年(价格et al ., 2013)。预测未来气候的北方平原的加拿大西部建议继续增加温度的增加冬季气温高达6.5°C和增加在春天,夏天和秋天气温高达4.5°C之间的1990年和2100年(价格et al ., 2013)。生长季节和年降水量都将继续增加在此期间,然而增加将导致减少土壤水分蒸发蒸腾。而温度升高和更长的生长季节可能是有益的在加拿大西部的北方森林,森林生产力增加干旱会导致减少增长和减少森林覆盖在干燥的部分地区(彭et al ., 2011;价格et al ., 2013;worral et al ., 2013)。此外,森林破坏等昆虫帐篷毛虫(Malacosoma disstriaHbn。) (陈et al ., 2017 b;Cortini Comeau, 2020)、山松甲虫(Dendrochtonus ponderosae霍普金斯)(Vore et al ., 2020)和云杉甲虫(Dendroctonus rufipennisKirby) (坎贝尔et al ., 2019)预计将增加由于增加温度和干旱胁迫。频率和大小的火焰伤害(Vore et al ., 2020)预计也将增加由于气候变暖,干旱。

南方的站在北美白云杉含量超过60%接近18°C温度等温线(7月烧伤和Honkala, 1990年),这表明萎缩云杉分布可能发生在北方平原预计7月温度可以达到18.5到19.8在2100年(价格et al ., 2013),也报道了灰色和哈曼(2013)。豪格et al。(2017)报告减少增长白云杉的萨斯喀彻温省,阿尔伯塔省2001 - 2003年的严重干旱。陈et al。(2017 c)也表明温度诱导干旱的主要气候因素影响增长白云杉中部和北部的阿尔伯达省的。然而,竞争也可以对白云杉增长产生重大影响。阿拉姆et al。(2017)报告说,在这个地区增长白云杉受到限制主要是与小但重要影响的干旱而竞争Cortini et al。(2012)表明,从阿斯彭可以限制竞争的潜在益处增加温度对云杉生长。

向北和高程的变化在阿斯彭栖息地预计气候变化(灰色和哈曼,2013年),在阿斯彭与严重的干旱明显下降,尤其是在边际栖息地(worral et al ., 2013)。减少经济增长和增加死亡率的阿斯彭已报告在阿尔伯塔省和萨斯喀彻温省中部与严重和长期干旱事件(豪格et al ., 2005,2008年;陈et al ., 2017 a)最明显的是2001年至2003年的干旱(Michaelian et al ., 2011)。Kweon和Comeau (2017)还报告,增加夏季干燥似乎与最大密度减少,可以由阿斯彭。

应用稀释治疗减少林分密度可能会减少干旱胁迫和增加阻力和弹性的干旱(Spittlehouse和斯图尔特,2003;D’amato et al ., 2013;基南2015;孙et al ., 2016;阿默尔,2017;Bottero et al ., 2017;del Rio et al ., 2017;Holofsky et al ., 2018;安德鲁斯et al ., 2020;Steckel et al ., 2020)通过减少蒸腾和降水拦截和增加的大小保持树木的根系。在阿斯彭,薄被证明能降低干旱胁迫的影响(贝尔et al ., 2014),也可以增加水分可用性白云杉混合站。站变薄也加速发展适销的尺寸可以提供木材,可以提前收获或打捞后立即死亡的事件。

虽然越来越多的混合物可以改善生态系统抵抗,复苏和弹性,带来更好的增长以应对干旱和温度应力,结果取决于物种,网站,应力水平和其他因素(阿默尔,2017)。站密度可能会影响互补效应,使便利的懦弱在非常低的密度和影响竞争力的影响控制在非常高的密度(Forrester, 2014)。便利的程度或减少种内竞争发生在混合物确定混合物导致改善的能力应对干旱(Forrester, 2015;阿默尔,2017)。因此,在某些情况下,混合站可能受干旱的负面影响以及受干旱影响的情况下,他们不太用这个物种的联合效应带来的身份,站组成,结构,密度,不同的物种功能/结构特征,树的大小,树的年龄,土壤和网站因素、历史和当前的气候,干旱强度和干旱频率(阿默尔,2017)。缺乏定量信息发布稀释对年轻aspen-spruce混合物的动力学的影响在西方加拿大北方森林,包括信息稀疏影响组件物种的生长和没有信息稀疏的混合站可能会影响对提高温度和干旱胁迫的反应。

本文预稀释治疗应用活动的影响5岁的阿斯彭和云杉直径和高度,底面积和林分密度检测是基于测量收集26岁时在两个站点位于~大河镇以北30公里,萨斯喀彻温省,加拿大。此外,气候,树的大小和阿斯彭基底区年度底面积增长和阻力,弹性和恢复的阿斯彭和云杉干旱事件在2003年和2013年检查。工作假说:(1)高度和直径的阿斯彭和白云杉会随阿斯彭密度增加而下降;(2)阿斯彭和云杉的增长将增加与增加树的大小和气候湿度指数(CMI)和下降在阿斯彭密度增加;(3)电阻、复苏和弹性将增加变薄,但阻力,复苏的云杉和弹性最高云杉生长时阿斯彭的低到中度密度;,(4)站收益率估计使用Mixedwood增长模式(MGM)(假设没有气候变化影响)将在混合站在中等密度最高的阿斯彭和白云杉云杉最高收益率将没有阿斯彭。

方法

研究地点和研究设计

西方北方生长和产量(WESBOGY)[现在WESBOGY加拿大西部的森林生长组织工程(FGrOW)]长期研究是由西方北方生长和产量协会1990年推进知识mixedwood站的动力学和阿斯彭密度对云杉和阿斯彭增长的影响(Bokalo et al ., 2007)。这项研究涉及种植白云杉幼苗在阿斯彭的最近大片地区再生已经建立。阿斯彭是减少创建六个密度[0,200,500,1500,4000棵树公顷⁻¹5岁+ unthinned(自然)]。建立了云杉在1000年和2000年树木公顷⁻¹和减少5岁500年和1000年树木公顷⁻¹分别在每个六块的复制。三个额外的纯阿斯彭治疗与密度1500年和4000年的树木公顷⁻¹和unthinned也成立。每个安装包含两个复制的15治疗。研究目前包括615块20设施建立和维护在阿尔伯塔省,曼尼托巴、萨斯喀彻温省和不列颠哥伦比亚省西北地区。

大河流,萨斯喀彻温省安装用于本研究建立的1992年惠好加拿大~大河镇以北30公里,萨斯喀彻温省。中位数(54.09°N 107.07°W,海拔高度。515米)和上级(54.05°N 106.98°W,海拔高度。505)安装收获1992年6月,在阿斯彭允许再生自然通过根抽油和云杉种(在最后处理密度的两倍)1992年9月。密度稀疏的治疗目标是在1996年9月完成。设施都是水平,与中等土壤排水性良好的灰色Luvisolic和介子的政权subhygric土壤水分。

数据收集

测量平均安装完成后在2018年8月和测量的上级是在2019年5月完成。测量块20×20米(0.04公顷)两边5-m-wide处理缓冲区的测量图。在变薄块20×20米内所有云杉和阿斯彭测量图测量(胸径(1.3米)(胸径),高度,高度的住皇冠,皇冠半径)。在阿斯彭的情节没有变薄,云杉测量20×20米情节在阿斯彭四5×5 m的次要情节位于先前建立的主要情节和次要情节2×2米5×5米内嵌套的次要情节。unthinned阴谋之前的阿斯彭测量使用1×1米(5岁),和2×2 m(年龄6-23)次要情节。

树木年代学

核心收集在1.3米高度的两个云杉和两个阿斯彭处理缓冲区的13块(核心没有收集在阿斯彭的情节密度减少到200棵树公顷⁻¹使用5毫米直径增量式取样管)。健康的树木在最高的大小类的每个情节为每个物种选择取心。核心进行扫描和测量使用WinDendro软件(摄政仪器有限公司,魁北克)和校准爱普生完美V700照片扫描仪。交叉约会是视觉表现树木的每一个情节和情节的指导下宽,窄环。由于年轻和活力的空心树没有丢失的戒指,没有任何证据表明白环与虫害。每个采样树的胸径测量领域,前几年树基底面积和基底面积增量计算基于年轮宽度。

气象数据

气候数据(年平均温度,成长度天超过5摄氏度和气候湿度指数(CMI)]获得从ClimateNA版本6.31 (王et al ., 2016),每月提取并缩减规模网格为北美气候数据。

CMI,计算月降水量和月蒸散的区别,被用作衡量的干旱胁迫。CMI根据提出的方法计算豪格et al。(2013)使用Penman-Monteith方法计算蒸散除,CMI ClimateNA计算每个日历年使用6.31版本。所有分析使用CMI 3年内平均(今年+前2年)为了占滞后与水有关存储在根区(豪格et al ., 2005)。后3年内被用于这项研究结果的初步分析表明,这种增长导致了更好的描述比使用建议的4年内变化豪格et al。(2005)。

数据分析

混合模型被用来检查规定的阿斯彭和云杉密度对胸径的影响,二次平均直径(QMD),身高,细长,冠宽度和26岁住冠比随机完全区组设计,使用SAS9.4 proc混合。安装、复制和情节包含嵌套的随机效应的混合模型。

每年底面积增加从1998年到2018年使用树木的年轮数据计算获得个人云杉和阿斯彭。线性混合模型,重复的措施,用来检查树的影响大小(基底面积每年初),阿斯彭基底区,CMI (CMI3——这是计算平均CMI当前年和2年)前夕使用SAS 9.4 proc喜忧参半。阿斯彭基底区(确定情节层面使用最近的测量时间的增长,表示为m²哈⁻¹)被用作衡量阿斯彭的竞争。情节水平云杉底面积不能包含在模型,因为它有一个强大的和重要的与白杨底面积(即负线性关系。强烈的共线性)。线性和二次条件年平均温度(垫)和CMI (CMI3)和阿斯彭与这些气候变量的相互作用,底面积是包含在初始模型。逆向选择是用来选择一个吝啬的模型只包括重要的变量。安装、复制、情节和树包含嵌套的随机效应的混合模型。分母的自由度(DDFM)计算使用“Kenward-Rogers”选项和异构自回归(ARH(1))应用协方差结构。由于强大的和重要的(p< 0.001)与CMI3共线性,年平均温度和增长度天被排除在这些模型。由于云杉没有达到2.0米的身高在几个情节与阿斯彭密度高于1500年到2006年,仅从2007年到2018年的数据被用于模型的发展。多年的干旱严重影响2001 - 2003创建了可怜的模型适合白杨,因此数据2007 - 2018年期间也用于阿斯彭。

短期增长反应的空心阿斯彭和云杉树多年干旱事件在2003年和2013年被评估使用Lloret et al。(2011)干旱响应指标。

电阻(Rt)表示树的能力维持经济增长在干旱事件:

恢复(Rc)代表一个树的能力恢复到更高层次的干旱后增长:

弹性(Rs)表示树的能力恢复到pre-drought级别:

地点:

G_博士=今年增长;

G_精准医疗=平均年增长3年前夕;

G_帖子在随后3年=年均增长率。

适应嵌套块复制和安装,线性mixed-effects模型被用来研究初始树大小的影响和阿斯彭底面积电阻,复苏和弹性。分母计算自由度(DDFM)使用“BETWITHIN”选项。

结果

时间趋势的阿斯彭密度Unthinned情节

阿斯彭密度大幅下降的unthinned情节从40000年到200000年之间的初始值树公顷⁻¹(平均97000棵树公顷⁻¹)1992年(年龄0)值在1400年和4500年之间的树木公顷⁻¹(平均2639棵树公顷⁻¹2018年(26岁)(图1)。Self-thinning尤为引人注目与密度在第一次12年12岁范围在3125 - 18750年间树木公顷⁻¹。

治疗对密度的影响

虽然治疗的站的排名密度在26岁之前处理订单,处理密度下降低于目标密度稀疏后的21年(表1)。阿斯彭基底区域unthinned 26岁从基底区域之间没有显著性差异在4000年或1500年树木公顷⁻¹治疗方法。云杉基底面积在500棵树治疗公顷⁻¹云杉的大约40%的1000棵云杉ha⁻¹26岁。

阿斯彭和云杉大小的时间趋势

图2说明了阿斯彭和云杉平均高度和胸径的趋势。稀疏的阿斯彭5岁的时候引起了持续增加平均白杨高度(图2一个)未经治疗,尽管阿斯彭变薄的水平之间的差异正在缩小18岁以后。变薄的阿斯彭也导致增加白云杉高度(图2 b之间的区别),阿斯彭密度低(0,200年和500年树木公顷⁻¹随着时间的推移)和unthinned增加。

平均胸径的阿斯彭一直随阿斯彭密度增加而降低了21年以来变薄(图2 c)。16岁后,云杉平均胸径拒绝与阿斯彭密度增加,区分白杨密度随着年龄的增加(图2 d)。

治疗对26岁的阿斯彭和云杉的大小的影响

分析数据从26岁表明显著(α< 0.05)的影响,阿斯彭密度平均高度、胸径、QMD,细长(比身高:胸径),冠宽度和住皇冠比率(冠长度比高度)的阿斯彭(表2)。稀释200棵树公顷⁻¹导致显著增加平均白杨unthinned高度,而中间密度有中间高度值。平均胸径的阿斯彭拒绝与阿斯彭密度增加,200棵树公顷⁻¹超过1500,4000,和unthinned, 1500棵树公顷⁻¹比unthinned。QMD显示了类似的结果,但更大的区分个体治疗。与200年细长白杨密度的增加而增加,500 < 1500 < 4000 < unthinned。皇冠200棵树公顷宽度随密度增加而降低⁻¹超过1500,4000,和unthinned, 1500棵树公顷⁻¹比unthinned。住皇冠比例与200年随阿斯彭密度增加而降低,500 > 1500 > 4000 > unthinned。去除的影响“地区效应”,从下面变薄导致平均高度和直径的增加,由于切除小乔木,通常检查治疗效应占主导地位的子树,从细化实验分析数据。分析的基础上,用四个顶级树木高度的每一个情节(表2)显示无显著治疗效果高度的高度树木26岁。顶层高度树的分析结果对其他变量(胸径、细长、冠宽度和住冠比率)显示显著变薄的影响治疗和类似的结果分析,整体平均水平。

阿斯彭密度,但不是云杉密度,显著(α< 0.05)影响云杉高度、胸径、QMD,细长,冠宽度和住皇冠比(表3)。细长白杨密度增加而上升,而其他变量随阿斯彭密度增加而降低。虽然值高度、胸径、冠宽度和住冠比率较高,细长的值更低,也获得了类似的趋势分析只用四大胸径云杉的每一个情节。

气候对断面积增量的影响和交互与治疗

影响气候的分析集中在年平均温度和气候湿度的影响指数(CMI)底面积增量的空心树。关键气候变量的变化显示了1995年和2018年之间图3。2007年至2017年期间的数据包括CMI值介于2011年和2010年的12.89−6.36和3年平均CMI (CMI3)值介于−1.85在2013年和2010年的4.61。非标准垫被测试,但发现在这些模型。树大小(底面积)在每年的开始是作为协变量直接账户初始树大小对增长的影响和消除需要标准化占树大小的影响。底面积增量空心阿斯彭和云杉的3年平均CMI (CMI3)和增加的大小,但随阿斯彭基底面积公顷增加而降低⁻¹在11年(2007 - 2017)包含在分析中给出表4。图4,5这些模型显示增长趋势预测的阿斯彭和云杉。

治疗对阻力的影响,复苏和弹性干旱

由于三年的干旱,严重的干旱在2001年和2003年,3年平均CMI (CMI3) 2001年至2003年期间是中间安装和−−13.2 13.7上安装(图3)。轻度干旱事件与低CMI有关在2011年和2013年导致2011 - 2013年3年平均CMI中间安装和−−2.2的1.8上安装。检查电阻、恢复和阿斯彭的弹性是2003年和2013年进行的。

2003年干旱事件,阿斯彭电阻至少是1.358白杨底面积,与树的大小和阿斯彭基底面积有显著负面影响(表5,图6 a, B)。阿斯彭复苏至少1.255和弹性是1.692阿斯彭基底面积。而树的大小和阿斯彭底面积在阿斯彭韧性显著的负面影响,对经济复苏的影响并不显著。图6说明了树的大小和阿斯彭密度之间的相互作用,与电阻低于1.0时初始树底面积超过145厘米²和阿斯彭基底面积是3.28米²哈⁻¹,当树底面积超过100厘米²和阿斯彭基底面积是17.09米²哈⁻¹,当初始树底面积超过65厘米²当阿斯彭基底面积是27.94米²哈⁻¹。弹性仍然高于1.0的全套树大小在阿斯彭基底面积是3.28米²哈⁻¹,但当阿斯彭基底面积是17.09米²哈⁻¹韧性低于1.0当树底面积超过160厘米²当阿斯彭基底面积是27.94米²哈⁻¹Rs低于1.0当树底面积超过140厘米²。

为了应对2013年温和干旱、阿斯彭阻力略积极但不会受到阿斯彭基底面积和治疗。复苏和韧性很低(分别为0.449和0.466),很可能在2015年和2016年与干旱胁迫(如所示低这些年来年度CMI和高垫),但不影响树大小或阿斯彭基底面积。

云杉数据并不足以允许分析2003年以来< 50%的空心云杉已经达到1.3米高的树,2000年通过了1.3米的身高由2003增长情节非常低的阿斯彭基底面积。云杉阻力,恢复2013年干旱和弹性都高于1时阿斯彭基底面积是零(表5)和阻力和弹性(但不是复苏)显示树的重要负面影响的大小和阿斯彭基底面积。云杉大小之间的相互作用和阿斯彭密度明显(图7),阻力降至低于1.0时初始树底面积超过120厘米²和阿斯彭底面积是0 m²哈⁻¹,当云杉底面积超过20厘米²和阿斯彭基底面积是12.68米²哈⁻¹,低于1.0的全系列的云杉大小在阿斯彭基底面积是27.90米²哈⁻¹。韧性低于1.0当云杉大小超过120厘米²当阿斯彭底面积是0 m²哈⁻¹,但当阿斯彭基底面积是12.68米²哈⁻¹Rs低于1.0当云杉底面积超过20厘米²当阿斯彭基底面积是27.94米²哈⁻¹Rs低于1.0在云杉的全部范围的大小。散点图(图7 b, D)显示点与阿斯彭基底3至8米的区域²哈⁻¹拥有更高的阻力和韧性比点与零阿斯彭底面积这表明一些有利影响的可能性在这些低密度。然而,二次项测试在这个模型中但不显著(p> 0.4)。

米高梅的预测云杉和阿斯彭密度对产量的影响

Mixedwood增长模式(MGM18_VS1_2_18_37_Rev6115, 2020年3月;https://mgm.ualberta.ca/)是用于检查治疗对生长和产量的影响。米高梅使用treelists初始化每个情节,包括直径,高度,和树因子(数量的树木公顷⁻¹由每棵树计算基于测量的尺寸图)创建的测量收集到2018/2019。网站索引计算使用阿尔伯塔省地位指数曲线(黄et al ., 2009)为每个安装基于平均云杉顶层高度复制的情节1和7(零阿斯彭密度)和阿斯彭顶层高度复制的图6,12日和15(天然阿斯彭密度)以2018/2019(26岁)。网站索引17.9安装中值计算是m@age50白云杉和23.1 m@age50颤抖的阿斯彭和站点指数上安装计算是16.8 m@age50白云杉和23.2 m@age50颤抖的阿斯彭。

图8显示了阿斯彭volume-age曲线和云杉在每个治疗从30岁到150年基于Chapman-Richards曲线符合情节的数据级别米高梅预测(补充图1、2展示个人情节volume-age曲线)。阿斯彭体积白杨密度增加而增加,最大的阿斯彭卷被发现在阿斯彭的情节没有变薄(图6、12和15)或在阿斯彭的情节树木减少到4000公顷⁻¹(图5、11和14)(图8,表6)。在低密度最大白杨站卷在早期由于加速实现直径增长的阿斯彭和早期死亡率(胸径是白杨死亡率在米高梅)的主要驱动力。情节2和8,阿斯彭被树木减少到200公顷⁻¹、最大落叶卷90到105米³哈⁻¹发生在50到60岁,而情节在阿斯彭树木减少到500公顷⁻¹(图3和9)最大的落叶卷175到190米³哈⁻¹在60到70岁的,情节变得稀薄,1500阿斯彭公顷⁻¹(图4和10)最大的落叶卷247到300米³哈⁻¹在80岁时,情节变得稀薄,4000阿斯彭公顷⁻¹(图5、11和14)达到最大落叶卷300年到330年,享年80岁,unthinned(图6、12和15)达到最大落叶卷(290到325米³哈⁻¹),享年90岁。云杉卷在任何年龄站(图8 b)下降降低云杉密度和阿斯彭密度增加。除了图1 (1000 Sw / 0 aw),站水平云杉卷不出现在150岁达到最大值。变化在云杉和阿斯彭密度,以及树的变化大小26岁(即。,in the plot data used to initialize MGM) are the primary sources of variation in plot level projections in each treatment.

云杉胸径,享年100岁,作为预测的米高梅与增加在阿斯彭或云杉密度下降(表6)。白杨,胸径100岁主要由阿斯彭密度降低,最大的直径明显情节2和8都变得稀薄,200阿斯彭公顷⁻¹5岁的时候。

阿斯彭收益率(总量),享年100岁,阿麦最多312米范围³哈⁻¹和3.1³哈⁻¹y⁻¹,分别。产量和梅的阿斯彭通常增加增加初始白杨密度(表6)。然而,在某些情况下,4000阿斯彭公顷⁻¹治疗比unthinned白杨产量和麦略高。云杉产量在100岁时显示阿斯彭和云杉密度的影响和减少增加阿斯彭密度与云杉密度增加而增加(表6)。云杉梅是2.5米³哈⁻¹y⁻¹1000 0阿斯彭和云杉(图1),1.2³哈⁻¹y⁻¹500 0阿斯彭和云杉(图7),而天然阿斯彭密度(unthinned) 1000云杉(图6)的云杉麦0.7米³哈⁻¹y⁻¹和500年云杉(图12)云杉梅是0.2米³哈⁻¹y⁻¹(表6)。总,阿斯彭+云杉,麦高混合比在纯站,麦最高(3.73 m³哈⁻¹y⁻¹在图4)明显1500阿斯彭和1000云杉公顷⁻¹。这与纯云杉情节,情节1和7,梅的2.5和1.2米³哈⁻¹y⁻¹分别和纯粹的阿斯彭情节,情节14和15,梅为3.1 m³哈⁻¹y⁻¹。梅站在较高的值观察自然的代表和反映了选择好阿斯彭网站,具有良好的研究最初袜以及种植的云杉。

高潮的年龄增加而增加阿斯彭密度。此外,体积在顶点密度增加而增加。小白杨卷上增加云杉密度的影响明显的两个阿斯彭密度最低(200年和500年的阿斯彭公顷⁻¹)。云杉和阿斯彭密度影响云杉收益率,高潮的云杉发生之后,阿斯彭密度增加。

讨论

稀疏的治疗影响阿斯彭和云杉生长吗?

阿斯彭和云杉密度在阿斯彭和云杉大小26岁大河流是一致的与其他已发表的研究表明,薄在年轻、健康的阿斯彭可以加速残余树木的生长(Bickerstaff 1946;Steneker 1976;Perala 1978;Peterson和彼得森,1992年;大米et al ., 2001),加速实现适销的直径和改善质量的立场。这些结果支持假设1(高度和直径的阿斯彭和白云杉随阿斯彭密度增加而下降)。身高和阿斯彭身高增长增加了薄三的七个站贝拉和阳(1991)研究。相比之下,彭纳et al。(2001)没有发现有利于稀释站在4000年到5000年树木公顷⁻¹在20岁时,由于连续情节有self-thinned密度类似变薄的情节由36岁。大河的结果还表明,大量self-thinning unthinned情节发生,与阿斯彭密度unthinned阴谋公顷平均2639棵树⁻¹26岁。

积极的稀疏的阿斯彭对云杉生长的影响(Bokalo et al ., 2007;Kabzems et al ., 2016)也明显大河流。减少阿斯彭密度使用手工、机械或化学治疗间隔或移除的阿斯彭作物松柏类,提供了一致的生长条件的改善白云杉当白杨已经建立了密度高。

内部和国米——特定的竞争都直接影响树木的直径增长,而影响身高增长一般不出现,直到严重水平达到或竞争的竞争仍在足够的强度在一段时间内。因此,高度比根颈直径(HDR)或高度胸径(细长)增加而增加的竞争(Bokalo et al ., 2007;Kabzems et al ., 2016),还发现大河的装置。此外,冠宽度和住皇冠比深受社会地位的树和内部和或竞争(Groot和施耐德,2011;Kabzems et al ., 2016)。大河,阿斯彭密度的增加导致增加细长和减少在冠宽度和皇冠白云杉比生活,最强0之间的差异是明显的阿斯彭和unthinned治疗。阿斯彭已经变得稀薄的情节的变化,反映了变化的程度和持续时间减少竞争。随着云杉树冠郁闭的发展在某些治疗,种内竞争对冠宽度的影响和生活冠比率预计。此外,曲棍球预计将影响冠宽度和live-crown比率为云杉变得更大(Kershaw et al ., 1990)。

树的大小如何,竞争和气候影响增长的云杉和阿斯彭吗?

结果分析树的大小的影响,阿斯彭底面积,CMI空心阿斯彭和云杉的年增长率从其他研究与观测相一致。类似的增长与规模的增加,尤其是在大小的范围中遇到这些年轻,已经被其他研究报告(Comeau et al ., 2003;Filipescu Comeau, 2007)。增加CMI的积极影响和消极影响的竞争在这些物种在加拿大西部的经济增长也被其他研究报告(阿拉姆et al ., 2017;陈et al ., 2017 b,c;江et al ., 2018)。尽管预期相反,回归模型适合年度底面积增长数据在这些网站突出竞争的影响白杨云杉增长使便利的影响和支持假设2。

稀释影响阻力,复苏和韧性这些站干旱吗?

树大小、物种竞争,大小和持续时间的干旱影响阻力,复苏,和弹性的干旱(孙et al ., 2016;施密特et al ., 2020;Steckel et al ., 2020)。在这项研究中,在年轻的混合物进行颤抖的阿斯彭和白色云杉,树的大小和阿斯彭底面积有负面影响阻力和弹性颤抖的阿斯彭和白云杉和支持假说3(电阻、恢复和恢复力将增加稀释)与电阻和弹性但不是复苏。数据并不足以允许详细的分析影响的大小或时间干旱,虽然结果阿斯彭严重的2001 - 2003年之间的不同干旱和2011 - 2013年温和干旱和显示,阿斯彭可能装备精良处理轻微短期干旱事件这两个网站。

结果表明,电阻的云杉是最好的在低白杨和弹性基底区域(3 - 7米²哈⁻¹)尽管这些可能不会显示明显比在阿斯彭基底面积0 m²哈⁻¹。白杨也最高的阻力和弹性最低站基底面积和拒绝与基底面积增加,报道其他物种(例如,孙et al ., 2016)。稀疏的好处仍然明显21年治疗后,由于长期对白杨底面积的影响,符合Giuggiola et al。(2013)。在他们的荟萃分析孙et al。(2016)发现变薄的好处减少随时间自变薄,强调需要持续测量这些文档是否稀释降低的好处。阻力和韧性下降随着树的大小已经报道了一些,但不是全部,先前的研究(阿默尔,2017;安德鲁斯et al ., 2020)。

加速度相关的增长和增加树的大小和水需求变薄后可能导致老变薄有抵抗和韧性低于枯死木(D’amato et al ., 2013),可能是由于干旱敏感性增加树的大小由于增加叶面积(阿默尔,2017)。其他研究显示长期收益的稀释抗旱性(Giuggiola et al ., 2013;阿默尔,2017)由于减少蒸腾站水平和增加土壤水的可用性。进一步检查的影响变薄的混合站在抵抗,复苏,和弹性包括数据涵盖更长的时间,严重的干旱事件,并包括多个站点范围的干旱胁迫需要提高我们理解干旱的后果,和干旱的严重程度和持续时间的影响。考试的影响更广泛的云杉密度,和关键的过程也会是有用的。

薄如何影响站数量和麦吗?

产量结果大河报告的结果是相似的Kabzems et al。(2016),随着阿斯彭密度导致增加白杨产量和降低云杉产量和延迟高潮年龄云杉卷。这些研究结果与假设一般协议4(最高收益率将站在混合站在中等密度的阿斯彭和白云杉云杉最高收益率将没有阿斯彭)。稀疏的树木密度低于4000公顷的阿斯彭⁻¹导致减少卷在收获的报道贝拉和阳(1991)。总(阿斯彭加云杉)年平均递增(MAI)两大河流设施平均为2.52 m³哈⁻¹y⁻¹1000云杉公顷⁻¹治疗,3.15³哈⁻¹y⁻¹4000年站在阿斯彭公顷⁻¹或unthinned, 3.73米³哈⁻¹y⁻¹1500阿斯彭公顷的混合物⁻¹和1000年云杉哈⁻¹。1500年的阿斯彭哈⁻¹和1000年云杉哈⁻¹混合物提供了总额增加23%(阿斯彭加云杉)梅纯白杨站,减少小白杨MAI和云杉MAI减少44%。Kabzems et al。(2016)基于米高梅的结果表明,与白杨站总收益达到最高密度的2000年到5000年树木公顷⁻¹和云杉的1300棵树密度公顷⁻¹。之间的差异Kabzems et al。(2016)这项研究反映了不同的治疗方法,网站、气候和其他因素。

潜在overyielding大河表示,估计总站麦高在混合物与1500或4000阿斯彭公顷⁻¹和500或1000云杉公顷⁻¹。一致的证据overyielding米高梅的估计表明更高的混合梅站在阿斯彭树木密度超过1500公顷⁻¹与纯站相比,Kweon和Comeau (2019)还发现,overyielding与1500阿斯彭公顷最强的阴谋⁻¹数据分析的基础上,从七个类似WESBOGY安装在阿尔伯塔省。Overyielding被认为源于不同的增长率和阴影阿斯彭和公差白云杉导致生态位分离,和混合的能力站使用更多的光和携带更多的树比纯站的情况(Kabzems et al ., 2016;Kweon Comeau, 2019)。选择管理策略可以看到删除的阿斯彭的年龄而云杉增长高潮。这种“下层植被保护”方法的应用有可能提高产量的阿斯彭和云杉。

研究的局限性

分析气候对经济增长和对阻力的影响,复苏和弹性干旱胁迫是限制抽样的最大的树每一物种在这项研究中使用的情节,和短时间内可用的年轮的数据(尤其是白云杉)。集合的核心或年度测量直径更大的树木样本代表的全部树的大小和时间跨度较长,将是有益的。使用平均3年内CMI研究干旱胁迫的影响需要进一步测试基于土壤水分的动态存储在这些和其他网站上的。数据从网站覆盖更大范围的气候条件需要提供更多的一般推论关于林分密度和组成对反应的影响的mixedwood干旱。此外,补充研究需要改善与这些反应相关的机制的理解。因为MGM18不考虑潜在的气候变化对产量的影响,产量预测需要谨慎地解释。

本研究的持续remeasurement每隔5年计划,将提供有价值的长期治疗效果和动力站的信息。取心和/或年度测量直径增加,加上实地测量土壤水分在几个网站具有类似治疗20年或更长一段时间将大大有助于稀释疗法对韧性的影响的了解北方aspen-white云杉干旱和增加温度的混合物。

结论

收集的数据的结果分析26岁(21年试运行后变薄)大河WESBOGY LTS安装说明:

1。稀释导致白杨平均身高显著增加,平均和平均胸径和减少和前细长但并没有改变高度26岁;

2。云杉26岁的高度和直径增加,云杉细长和减少白杨密度降低;

3所示。冠宽度和住皇冠比阿斯彭和云杉26岁增加稀释后,最高价值是在阿斯彭密度最低;

4所示。树大小和CMI有显著正影响,而阿斯彭底面积有显著负面影响个人的成长树在10(云杉)或11空心(aspen)块的两个安装;

5。阻力和阿斯彭的弹性和云杉干旱事件负面影响增加树的大小(底面积)和阿斯彭密度(底面积)。结果表明,变薄的阿斯彭有持久影响增长,和两个物种的抗旱性和弹性;

6。阿斯彭收益率(100岁)可能是减少但白杨胸径100岁增加稀释的白杨,云杉产量增加了稀疏的阿斯彭。云杉收益率更高的1000棵树公顷⁻¹比500棵树公顷⁻¹初始密度。

7所示。产量预测表明,每公顷1500阿斯彭和1000云杉的混合有潜力提供总额增加23%麦一个收获,享年100岁,比unthinned白杨站,但在云杉梅相比减少44%纯云杉站。

数据可用性声明

原始数据支持了本文的结论将由作者提供,没有过度的预订。

作者的贡献

电脑分析数据和写这篇论文。

资金

资金支持2018年和2019年remeasurement大河LTS安装和数据条目是森林提供的创新项目——加拿大木材纤维中心2018 - 2019。

的利益冲突

作者说,这项研究是在没有进行任何商业或金融关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

确认

我感激地承认一些机构和个人参与建立,管理和remeasurement的大河Wesbogy长期研究装置。这些设施是由1992年惠好加拿大保罗先生的指导下由惠好勒布朗和维护到2008年。CFS接受加拿大木材纤维中心负责维护和测量这些装置从2010年到2016年,我们感激Derrek Sidders,丹MacIsaac和蒂姆·基的援助。我们也感激地承认帮助萨斯喀彻温省环境监测和维护这些设施。我特别感激Susah汉弗莱斯,瑞秋Keglowitsch,菲利克斯Oboite和凯拉Frankiw援助与重新测量这些设施和数据录入和准备和柯克约翰逊对他的帮助与米高梅初始化和模拟。我也感谢两个评论家和丹Kneeshaw有用的评论草案手稿。

补充材料

本文的补充材料在网上可以找到:https://www.雷竞技rebatfrontiersin.org/articles/10.3389/ffgc.2020.621752/full补充材料

引用