Competition and facilitation in mixtures of aspen seedlings, alfalfa, and marsh reedgrass

Increasing demand for aspen (Populus tremuloides Michx.) and related poplar species is generating interest in their intensive cultivation. Successful establishment of aspen plantations requires minimizing the negative effects of associated plant species. Competitive and facilitative effects were isolated in field plots containing fixed-density mix- tures of aspen seedlings, alfalfa (Medicago sativa L.), and marsh reedgrass (Calamagrostis canadensis (Michx.) Beauv. ) in central Alberta. Although aspen survival was unaffected in mixtures, damage to aspen leaf area was lower when grown with either herbaceous species than when grown in monoculture, possibly reflecting facilitation through plant defense guilds. Over the first two growing seasons, net competition was expressed as most aspects of aspen growth were reduced. Herbaceous species reduced photosynthetically active radiation, soil moisture, and soil N available to as- pen. Moreover, relative yield totals from the species mixtures examined consistently indicated either neutral effects (combined yields equaled monoculture yields) or underyielding. Despite this, evidence of facilitation was also found when aspen was grown with alfalfa, including increases of overall available soil N and transient increases in soil mois- ture with pulsed precipitation during drought. These results indicate that short-term facilitative aspects of aspen-legume mixtures may be exploited through an agroforestry scheme by appropriately timed harvest of the herbaceous compo- nent. Conversely, aspen establishment has limited potential for integrated production with marsh reedgrass. Resume : La demande accrue pour le peuplier faux-tremble (Populus tremuliodes Michx.) et les autres especes appa- rentees de peuplier suscite de l'interet pour leur culture intensive. Pour reussir l'etablissement d'une plantation de peu- plier, on doit minimiser les effets negatifs des especes de plantes qui y sont associees. Les effets dus a la competition et a la facilitation ont ete isoles dans des places-echantillons contenant des melanges a densite fixe de semis de peu- plier faux-tremble, de luzerne (Medicago sativa L.) et de calamagrostis du Canada (Calamagrostis canadensis (Michx.) Beauv. ) dans le centre de l'Alberta. Meme si la survie du peuplier faux-tremble n'etait pas affectee dans les melanges, les dommages a la surface foliaire etaient plus faibles lorsqu'il etait cultive avec l'une ou l'autre des especes herbacees qu'en monoculture, ce qui reflete possiblement un effet du a la facilitation via des guildes de defense des plantes. L'effet de la competition etait evident pendant les deux premieres saisons de croissance etant donne que la plupart des parametres de croissance du peuplier faux-tremble ont ete reduits. Les especes herbacees ont reduit la radiation photo- synthetiquement active, l'humidite du sol et N disponible pour le peuplier faux-tremble. De plus, les rendements totaux relatifs pour les melanges d'especes examines indiquaient constamment soit des effets neutres (les rendements combi- nes etant egaux aux rendements des monocultures), soit une diminution des rendements. Malgre cela, des indices de fa- cilitation ont ete observes lorsque le peuplier faux-tremble etait cultive avec la luzerne, incluant une augmentation globale de N dans le sol et des augmentations passageres de l'humidite du sol lors des episodes de precipitation pen- dant une secheresse. Ces resultats indiquent que les aspects de facilitation a court terme des melanges de peuplier faux-tremble et de legumineuses pourraient etre exploites via un plan d'amenagement agroforestier en recoltant au mo- ment approprie la composante herbacee. A l'inverse, l'etablissement du peuplier faux-tremble a un potentiel limite dans une production integree avec le calamagrostis du Canada. (Traduit par la Redaction) Powell and Bork 1869