Biophysical controls on surface fuel litterfall and decomposition in the northern Rocky Mountains, USA

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Abstract

Litterfall and decomposition rates of the organic matter that comprise forest fuels are important to fire management, because they define fuel treatment longevity and provide parameters to design, test, and validate ecosystem models. This study explores the environmental factors that control litterfall and decomposition in the context of fuel management for several major forest types in the northern Rocky Mountains (Idaho and Montana), USA. Litterfall was measured for more than 10 years using semiannual collections of six fine fuel components (fallen foliage, twigs, branches, large branches, logs, and all other canopy material) collected from a network of 1 m2 litterfall traps installed at 28 plots across seven sites. Decomposition of foliage, twigs, branches, and large branches were measured using litter bags installed on five of the seven sites. Measured litterfall and decomposition rates were correlated with major environmental and vegetation variables using regression analysis. Annual foliage litterfall rates ranged from 0.057 kg·m−2·year−1 for dry Pinus ponderosa Dougl. ex Laws. stands to 0.144 kg·m−2·year−1 on mesic Thuja plicata Donn ex D. Don stands and were correlated with the vegetation characteristics of leaf area index, basal area, and tree height (r > 0.5), whereas decomposition rates were correlated with the environmental gradients of temperature and relative humidity (r > 0.4).

Les taux de chute de litière et de décomposition de la matière organique qui constituent les combustibles forestiers sont importants pour la gestion du feu parce qu'ils déterminent la longévité du traitement des combustibles et fournissent les paramètres pour mettre au point, tester et valider les modèles d'écosystème. Cette étude explore les facteurs environnementaux qui régissent la chute de litière et la décomposition dans le contexte de la gestion des combustibles de plusieurs types forestiers importants de la partie nord des montagnes Rocheuses en Idaho et au Montana, aux États-Unis. La chute de litière a été mesurée pendant plus de 10 ans en effectuant une collecte semi-annuelle des composantes des combustibles légers (feuilles, rameaux, branches, grosses branches, billes et tous les autres matériaux de la canopée tombés au sol) grâce à un réseau de trappes à litière de 1 m2 installées dans 28 parcelles réparties dans sept stations. La décomposition des feuilles, des rameaux, des branches et des grosses branches a été mesurée à l'aide de sacs à litière installés dans cinq des sept stations. Les taux de chute de litière et de décomposition ont été corrélés aux principales variables environnementales et à celles de la végétation à l'aide de l'analyse de régression. Le taux annuel de chute de litière sous forme de feuillage variait de 0,057 kg·m−2·an−1 dans les peuplements xériques de Pinus ponderosa Dougl. ex Laws. à 0,144 kg·m−2·an−1 dans les peuplements mésiques de Thuja plicata Donn ex D. Don et il était corrélé (r > 0,5) aux caractéristiques de la végétation par l'indice de surface foliaire, la surface terrière et la hauteur des arbres tandis que le taux de décomposition était corrélé (r > 0,4) aux gradients environnementaux de température et d'humidité relative.

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