Growth potential and climate sensitivity of tree species in the ecogram for the colline and submontane zone
In forestry practice a large amount of empirical knowledge exists about the productivity of individual tree species in relation to site properties. However, so far, only few scientific studies have investigated the influence of soil properties on the growth potential of various tree species along gradients of soil water as well as nutrient availability. Thus, there is a research gap to estimate the productivity and climate sensitivity of tree species under climate change, especially regarding productive sites and forest ad-mixtures in the lower elevations. Using what we call a «growth ecogram», we demonstrate species- and site-specific patterns of mean annual basal area increment and mean sensitivity of ring width (strength of year-to-year variation) for Fagus sylvatica, Quercus spp., Fraxinus excelsior, Picea abies, Abies alba and Pinus sylvestris, based on tree-ring data from 508 (co-)dominant trees on 27 locations. For beech, annual basal area increment ( average 1957–2006) was significantly correlated with tree height of the dominant sampling trees and proved itself as a possible alternative for assessing site quality. The fact that dominant trees of the different tree species showed partly similar growth potential within the same ecotype indicates comparable growth limitation by site conditions. Mean sensitivity of ring width – a measure of climate sensitivity – had decreased for oak and ash, while it had increased in pine. Beech showed diverging reactions with increasing sensitivity at productive sites (as measured by the C:N ratio of the topsoil), suggesting an increasing limitation by climate at these sites. Hence, we derive an important role of soil properties in the response of forests to climate change at lower elevations, which should be taken into account when estimating future forest productivity.
Zuwachs und Klimasensitivität von Baumarten im Ökogramm der kollinen und submontanen Stufe
Obwohl in der Forstpraxis ein grosses empirisches Wissen über die Produktivität von einzelnen Baumarten am jeweiligen Standort vorhanden ist, wurde bisher wissenschaftlich noch wenig untersucht, wie die Bodeneigenschaften das Zuwachspotenzial verschiedener Baumarten entlang von Gradienten der Bodenwasser- und Nährstoffverfügbarkeit beeinflussen. Um die Produktivität und Klimaanfälligkeit von Baumarten unter Klimawandel abzuschätzen, besteht hier demnach eine Wissenslücke, insbesondere was produktive Standorte und Mischbestände der unteren Lagen betrifft. Mithilfe eines «Zuwachsökogramms» belegen wir baumarten- und standortspezifische Muster des mittleren jährlichen Grundflächenzuwachses und der mittleren Jahrringsensitivität (Stärke der Jahr-zu-Jahr-Schwankung) für Buche, Eiche, Esche, Fichte, Tanne und Waldföhre, basierend auf Jahrringdaten von 508 (ko-)dominanten Bäumen auf 27 Standorten. Der jährliche Grundflächenzuwachs (Mittelwert 1957–2006) korrelierte bei der Buche signifikant mit der Baumhöhe der dominanten Probebäume und erwies sich damit als möglicher alternativer Indikator für die Standortgüte. Dass die verschiedenen Baumarten auf demselben Standorttyp teilweise ähnliche Zuwächse vorzuweisen hatten, deutet auf eine vergleichbare Limitierung des Zuwachses durch vorherrschende Standortfaktoren hin. Die aus dem Jahrringwachstum abgeleitete mittlere Sensitivität – ein Mass für die Klimasensitivität – nahm bei Eiche und Esche ab, während sie bei der Waldföhre zunahm. Bei der Buche divergierten die Reaktionen, wobei wüchsige Standorte (gemessen am C:N-Verhältnis des Oberbodens) zunehmend sensitiv waren, was auf eine zunehmende klimatische Limitierung auf diesen Standorten hindeutet. Wir leiten daraus eine zentrale Rolle der Bodeneigenschaften für die Klimareaktion der Waldbestände tieferer Lagen ab, die bei der Abschätzung der zukünftigen Produktivität unbedingt stärker gewichtet werden sollte.
Accroissement et sensibilité au climat des espèces d'arbres dans l'écogramme pour les étages de végétation collinéen et submontagnard
Dans la pratique sylvicole, il existe une grande connaissance empirique sur la productivité de chaque espèce d'arbres selon les propriétés du site. Toutefois jusqu'à maintenant peu d'études scientifiques ont étudié l'influence des propriétés édaphiques sur le potentiel de croissance des diverses espèces d'arbres. De plus, il y a un manque de connaissances sur la productivité et la vulnérabilité des espèces d'arbres face au changement climatique, en particulier en ce qui concerne les peuplements forestiers mixtes de basse altitude. A l'aide d'un «écogramme d'accroissement», nous avons analysé l'accroissement annuel moyen en surface terrière et la sensibilité moyenne (variabilité interannuelle dans la croissance radiale) du hêtre, du chêne, du frêne, de l'épicéa, du sapin et du pin sylvestre par mesure des largeurs de cernes effectuées sur 508 arbres (co-)dominants sur 27 sites. Pour le hêtre, l'accroissement annuel moyen de la surface terrière entre 1957 et 2006 était significativement corrélé avec la hauteur des arbres dominants échantillonnés, ce qui indique que cette variable dendrométrique peut être utilisée comme une alternative pour évaluer la qualité des sites. De plus, le fait que les différentes espèces d'arbres ont montré une productivité similaire sur les mêmes sites indique une limitation de croissance comparable, prédisposée essentiellement par les conditions du site. La sensibilité moyenne – un indicateur de la sensibilité au climat – a diminué pour le chêne et le frêne, tandis que pour le pin elle a augmenté. Le hêtre a montré une réaction divergente avec une augmentation de sa sensibilité sur sites fertiles (sites avec des valeurs de C:N faibles), ce qui suggère une limitation grandissante de cette espèce aux conditions climatiques sur ces sites. Cette étude démontre le rôle central qu'exercent les propriétés du sol sur la réponse climatique des forêts de basse altitude et de l'importance de leur prise en compte lors de l'estimation de la productivité forestière future.