Latitudinal variation in tree-ring and wood cell characteristics of Picea mariana across the continuous boreal forest in Quebec

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Abstract

Wood anatomical features measured in tree-rings are useful indicators of environmental change and wood quality. The effect of latitude on the wood anatomy of mature black spruce (Picea mariana (Mill.) BSP) was investigated along a 500 km transect from 47°N to 52°N across the continuous boreal forest in Quebec, Canada. Total tree-ring width, earlywood width, latewood width, latewood proportion, cell numbers, tracheid length, radial diameter, lumen diameter, and cell wall thickness were measured using image analysis on samples from 15 mature stands. Our results suggest that tree-ring, earlywood, and latewood widths, cell numbers, latewood radial cell diameter, and cell wall thickness decrease with latitude. No significant trend was observed for latewood proportion, despite a slight increase with latitude (p = 0.0856). However, the high variability in radial growth seen along the gradient might explain the absence of a significant relationship. Latitude and the associated growth rate reduction had no effect on tracheid length. The existence of a latitudinal pattern of variation in black spruce wood anatomy may be the result of tree adaptation to differing environmental conditions along the gradient.

Les propriétés anatomiques des cernes annuels sont de bons indicateurs des changements environnementaux et de la qualité du bois. Les variations dans les propriétés anatomiques du bois de l'épinette noire (Picea mariana (Mill.) BSP) ont été étudiées le long d'un gradient latitudinal (47°N à 52°N) traversant la forêt boréale continue de la province de Québec (Canada) sur une distance de 500 km. La largeur des cernes, du bois initial et du bois final, la proportion de bois final, le nombre de cellules, la longueur et le diamètre radial des cellules, le diamètre du lumen et l'épaisseur des parois cellulaires ont été mesurés à l'aide de l'analyse d'image sur des échantillons provenant de 15 peuplements matures. Nos résultats suggèrent que la largeur des cernes (bois initial et final), le nombre de cellules, le diamètre radial et l'épaisseur des parois des cellules de bois final diminuent avec l'augmentation de la latitude. Aucune tendance significative n'a été observée pour la proportion de bois final malgré une légère augmentation (p = 0,0856) en passant du sud au nord de la zone à l'étude. Toutefois, la grande variabilité dans la croissance radiale des arbres échantillonnés le long du gradient pourrait expliquer cette absence de relation. Finalement, la latitude et la diminution de croissance radiale qui y est associée n'ont pas eu d'effet sur la longueur des trachéides. L'existence d'un patron de variation latitudinale dans l'anatomie du bois de l'épinette noire serait le résultat de l'adaptation des arbres face aux conditions changeantes de leur environnement le long du gradient étudié.

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