Woody vegetation responses to fire versus clear-cutting logging: A comparative survey in the central Canadian boreal forest

Abstract

AbstractThe woody vegetation of 131 clear-cut, postlogged boreal forest stands in central Canada, previously dominated by Picea mariana (Mill.) BSP., is compared with 250 natural postfire stands from the same region. Each dataset represents a stand chronosequence on a range of substrate types. Correspondence analysis (CA) based ordination methods is used for structural and compositional comparison in order to address the question of the extent to which woody vegetation recovery and succession are similar between the two disturbance types. In addition, canonical CA is used as a general linear model strategy to examine unique and covariant influences on forest composition. The postlogged stand dataset had a much lower representation of conifer-dominated stands than the postfire dataset and a far greater proportion of stands dominated by poplars. Detrended and canonical CA on all 381 stands indicated a primary influence on stand composition due to site factors, but disturbance type and intensity, i.e. wildfire versus horse or mechanical hauling in postlogged stands, showed the strongest correlation of any single variable. Analyses of each dataset, separately, indicated similar predictability of vegetation composition from associated stand environmental and age data but regressions were weak (R2 ~ 22%). Whereas skidding type and stand age were the most important correlates with the postlogged data, soil variables were the most prominent correlates with the postfire woody vegetation. In addition to Abies balsamea (L.) Mill. dominated woodland deriving from postfire succession, such forests also arose on a widespread basis in horse skidded, postlogged stands through the persistence of advanced growth seedlings. Mechanically skidded, postlogged stands show a wholesale conversion from conifer dominance, mostly Picea mariana, to dominance by Populus. It is concluded that both the qualitative nature and the intensity of boreal forest disturbance lead to different woody vegetation recovery patterns.RésuméOn a comparé la végétation ligneuse de 131 peuplements forestiers issus de coupes à blanc de pessières à épinette noire (Picea mariana [Mill.] BSP.) avec celle de 250 peuplements régénérés à la suite de feux naturels dans la partie centrale du Canada. Chaque groupe de données correspond à une chronoséquence couvrant plusieurs types de substrat. Une analyse des correspondances (CA) basée sur des méthodes d'ordination a été utilisée pour évaluer le degré de ressemblance de la végétation ligneuse en phase de rétablissement et de succession en fonction des deux types de perturbation. De plus, une analyse canonique a servi de modèle général linéaire afin d'examiner d'autres effets possibles sur la composition forestière des peuplements. Le groupe des données associé à la coupe renferme moins de peuplements conifériens, mais une plus grande proportion de peuplements feuillus (peupliers) que le groupe relié au feu. L'analyse des correspondances des 381 peuplements montre que les facteurs stationnels exercent un effet marqué sur la composition des peuplements; cependant, le type et l'intensité de la perturbation, c'est-à-dire l'incidence des feux naturels et du halage d'origine biotique (chevaux) ou mécanique, ont affiché la plus forte corrélation avec n'importe laquelle variable étudiée. Bien que les régressions étaient faibles (R2 ~ 22 %), il a été possible de prédire la composition botanique reliée à l'âge et aux facteurs écologiques des peuplements chez les deux groupes analysés séparément. Les facteurs les plus corrélés chez la végétation après coupe sont le type de dérapage et l'âge des peuplements, alors que ce sont plutôt les variables édaphiques chez la végétation après-feu. En plus de se développer lors de la succession après-feu, la sapinière boréale (Abies balsamea [L.] Mill.) peut également se former dans les sites de coupe affectés par le dérapage des chevaux, grâce à la régénération pré-établie. Par ailleurs, les peuplements après coupe influencés par le dérapage mécanique montrent généralement un renversement systématique de la dominance des conifères (surtout Picea mariana) au profit des feuillus (Populus). En conclusion, il semble que le type et l'intensité des perturbations en forêt boréale déterminent, chez la végétation ligneuse, des patrons de rétablissement différents. Mots-clés: ordination, DCA, CCA, GLM, végétation pré-établie, états multiples.Key Words: OrdinationDCACCAGLMAdvanced growthMultiple statesMots-clés: OrdinationDCACCAGLMvégétation pré-établieétats multiples