Modelling the influence of weed competition on growth of young Pinus radiata. Development and parameterization of a hybrid model across an environmental gradient

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Abstract

A hybrid tree growth model sensitive to competition from a diverse range of weed species was developed and validated using data from a nationwide series of 24 plots covering an extensive environmental gradient. Tree growth in plots with weeds over the first 3 years following establishment was predicted by reducing potential growth from an empirically determined optimum rate for the site (weed free) using a competition modifier, which accounts for the degree of weed competition for both light and water availability. Diameter growth of trees in plots with weeds was initially predicted by including a light competition modifier into the model developed for weed-free plots. This model accounted for 87% of the variance in diameter of trees growing with weeds. Although inclusion of this modifier provided unbiased predictions of tree diameter growth on wet sites, model predictions overestimated diameter growth on dryland sites by on average 11%. Addition of a competition index for water based on treatment differences in average fractional available root-zone volumetric water content significantly (p < 0.001) improved the precision (R2 = 0.96) and reduced the bias of the overall model. A cross validation of this final model indicated it was unbiased and relatively accurate (R2 = 0.95).

Un modèle hybride de croissance des arbres sensible à la compétition exercée par diverses densités d'espèces de mauvaise herbe a été mis au point et validé en utilisant des données provenant d'une série de 24 parcelles couvrant un large gradient environnemental. Au cours des 3 premières années après leur établissement, la croissance des arbres dans les parcelles contenant des mauvaises herbes a été prédite en utilisant un modificateur de compétition qui diminuait le potentiel de croissance à partir d'un taux optimal déterminé empiriquement pour la station (sans mauvaises herbes). Ce modificateur tient compte du degré de compétition exercé par les mauvaises herbes, tant pour la disponibilité en lumière qu'en eau. Dans un premier temps, la croissance en diamètre des arbres dans les parcelles contenant des mauvaises herbes a été prédite en incorporant un modificateur de compétition pour la lumière dans le modèle mis au point pour les parcelles sans mauvaises herbes. Ce modèle expliquait 87 % de la variation du diamètre des arbres croissant en présence de mauvaises herbes. Bien que l'introduction de ce modificateur ait produit des prédictions non biaisées de la croissance en diamètre des arbres établis sur des stations humides, les prédictions du modèle surestimaient en moyenne de 11 % la croissance en diamètre sur des stations sèches. L'ajout d'un indice de compétition pour l'eau, basé sur les différences entre les traitements de la teneur volumétrique en eau de la fraction disponible pour la zone racinaire, a significativement (p < 0,001) augmenté la précision (R2 = 0,96) et réduit le biais du modèle global. Une validation croisée du modèle final a indiqué qu'il n'était pas biaisé et qu'il était relativement précis (R2 = 0,95).

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