Simulated Dry Matter Yields for Aspen and Spruce Stands in the North American Boreal Forest

E. Raymond Hunt, Steven W. Running

Research output: Contribution to journalArticlepeer-review

Abstract

La production primaire nette (PPN exprimée par g.m−2.a−1) peut être calculée à partir du total annuel de rayonnement solaire quotidien utilisé pour la photosynthèse active (RSQPA exprimé par MJ.m−2.d−1) multiplié par le rendement en matière sèche par unité de radiation de photosynthèse [ɛ exprimé par g.MJ−1 (souvent appelé efficacité de radiation)]. Le RSQPA peut être mesuré par télédétection en utilisant l'indice de végétation par différence normalisée (NDVI). Nous avons utilisé un modèle de simulation d'écosystème, BLOME-BGC, que nous avons adapté pour des peuplements d'espèces du genre Picea (épinette) et du genre Populus (tremble) en vue de déterminer les variables importantes influant sur la valeur de ɛ en climat boréal. La photosynthèse annuelle et l'intensité respiratoire totale étaient plus élevées dans le cas du tremble, tandis que la PPN était supérieure dans le cas de l'épinette, aux deux sites. Les variables de peuplement, comme la biomasse des tiges et l'indice de surface foliaire, ont au des effets importants sur la valeur simulée de ɛ pour les deux genres, effets qui se sont traduits par une augmentation de l'intensité respiratoire et de la photosynthèse respectivement. Au contraire, les variables deforme de relief, comme la pente et l'orienttion, ont eu peu d'effet sur la valeur simulée de ɛ. La variation annuelle de la valeur simulée de ɛ a été corrélée avec la quantité de précipitation annuelle pour les deux genres à la lisière sud de la forêt boréale (Prince-Albert, Saskatchewan) ainsiq qu'à la lisière nord (Thompson, Manitoba). Pour une quantité donnée de précipitation, la valeur de ɛ pour l'épinette et le tremble était supérieure à Prince-Albert en raison d'une période de croissance plus longue (augmentation de la PPN). Ces simulations laissent croire qu'une valeur constante de ɛ ne peut pas être utilisée pour déterminer la PPN de forêts boréales à partir du RSQPA mesuré par télédétection. Net primary production (NPP, g m−2 year−1) may be calculated from the annual sum of daily absorbed photosynthetically active radiation (APAR, MJ m−2 day−1) multiplied by the dry matter yield of photosynthetically active radiation [ɛ, g/MJ, (often called radiation use efficiency)]. APAR may be remotely sensed using the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI). We used an ecosystem process simulation model, BLOME-BGC, parameterized for stands of Picea species (spruce) and Populus species (aspen), to determine the important variables affecting ɛ in boreal climates. Annual photosynthesis and total maintenance respiration were individually greater for aspen, whereas NPP was greater for spruce at both sites. Stand variables such as stem biomass and leaf area index had large effects on the simulated value of ɛ for both genera by increasing the amount of maintenance respiration and photosynthesis, respectively. In contrast, landscape variables such as slope and aspect had little effect on simulated ɛ. Year-to-year variation in simulated ɛ was correlated with annual precipitation for both genera at the southern edge of the boreal forest (Prince Albert, Saskatchewan) and at the northern edge (Thompson, Manitoba). For a given amount of precipitation, spruce and aspen had higher ɛ at Prince Albert due to a longer growing season (increasing NPP). These simulations suggest that a constant ɛ may not be used to determine NPP for the boreal forest from remotely sensed APAR.

Original languageEnglish
Pages (from-to)126-133
Number of pages8
JournalCanadian Journal of Remote Sensing
Volume18
Issue number3
DOIs
StatePublished - Jul 1992

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