Development and evaluation of a biomass increment based index for site productivity

Measures of forest productivity generally rely on site index, which can be problematic for multicohort and mixed-species stands. Using stand growth and dominant tree height-age (i.e., site tree) measurements from ~10 900 plot locations from Maine, Nova Scotia, New Brunswick, and Prince Edward Island, a forest productivity model for the Acadian Forest Region was developed as a function of climate, lithology, soils, and topographic metrics. Approximately 65% of variation in observed aboveground dry-biomass growth rate (BG) was explained by a Chapman-Richards function of temperature, bedrock, soil root space, slope, and depth to water in combination with stand structure and species predictors. Productivity was then defined in terms of the predicted asymptote of BG, holding structure and species constant, which was termed biomass growth index (BGI), i.e., the site-influenced component of the BG relationship. BGI was mapped on a 20 m grid throughout the region. BGI explained 0%-30% of the variability in spruce (Picea sp.) and balsam fir (Abies balsamea (L.) Mill.) site index and had similar site index predictive performance (± 5%) when compared with existing land productivity classifications in each province. BGI provides a direct relationship between site variables and growth and can help guide forest management decisions and future research. Key words: productivity, mixed species, site index, Acadian Forest Region, biomass growth. Les mesures de productivite forestiere reposent generalement sur l'indice de qualite de station, ce qui peut etre complique dans le cas des peuplements comportant plusieurs cohortes ou especes d'arbres. A l'aide de mesures de croissance des peuplements et de la relation entre la hauteur et l'age de l'arbre dominant (c.-a-d. l'arbre de la station) prises dans 10 900 placettes du Maine, de la Nouvelle-Ecosse, du Nouveau-Brunswick et de l'ile-du-Prince -Edouard, un modele de productivite forestiere a ete mis au point pour la region forestiere acadienne en fonction de mesures portant sur le climat, la lithologie, les sols et la topographie. Environ 65 % de la variation observee du taux de croissance en biomasse seche aerienne (CB) etait explique par une fonction de Chapman-Richards prenant en compte la temperature, la roche mere, l'espace racinaire du sol, la pente et la profondeur de la nappe phreatique en combinaison avec des variables associees a la structure des peuplements et aux especes. La productivite a ensuite ete definie en termes d'asymptote predite de la CB, de la structure permanente et de la constante par espece pour former l'indice de croissance en biomasse (ICB). Cet indice correspond a la composante de la relation de la CB qui est influencee par la station. L'ICB a ete cartographie a une resolution de 20 m pour l'ensemble de la region. L'ICB expliquait de 0 a 30 % de la variation de l'indice de qualite de station pour les epinettes (Picea sp.) et le sapin baumier (Abies balsamea (L.) Mill.), et sa capacite predictive de l'indice de qualite de station etait similaire (± 5 %) a celle des classifications de productivite territoriale disponibles dans chaque province. L'ICB fournit une relation directe entre les variables de la station et la croissance, et peut aider a orienter les decisions d'amenagement forestier et les futures pistes de recherche. [Traduit par la Redaction] Mots-cles: productivite, especes mixtes, indice de qualite de station, region forestiere acadienne, croissance en biomasse.
Introduction Determining site productivity is an important yet difficult issue for forest management and planning (e.g., Carmean 1975; Skovsgaard and Vanclay 2008, 2013). A variety of direct and indirect, as [...]