Variation in microclimate and early growth of planted pines under dispersed and aggregated overstory retention in mature managed red pine in Minnesota

Retention harvests are proposed as mechanisms for introducing two-aged structure into even-aged red pine (Pinus resinosa Ait.) stands, yet little is known about seedling responses to overstory abundance and resource availability under po- tential harvesting treatments. We related spatially explicit measurements of overstory abundance, proportional diffuse radia- tion, and soil temperature and moisture to first-year mortality and 2-year growth of underplanted jack pine (Pinus banksiana Lamb.), eastern white pine (Pinus strobus L.), and red pine seedlings under four harvest treatments: no-harvest control, sin- gle-tree (dispersed) thinning, small (0.1 ha) gap group harvesting, and large (0.3 ha) gap group harvesting. Growth of all species was greater in all cut treatments than in the control, but the only difference among cut treatments was greater jack pine height growth in large-gap harvests than in small-gap harvests. Proportional diffuse radiation and soil moisture varied considerably by location within the gaps and were highest in gap centers. Seedling growth responses increased from the for- est edge into gap centers where overstory influence was least. All three cut treatments could be expected to result in the de- velopment of a two-aged stand structure in mature red pine stands such as these. When an aggregate retention harvest is implemented, higher initial mortality and growth could be anticipated for seedlings near the center of the gap. Resume : Les coupes a retention variable sont proposees comme mecanismes d'introduction d'une structure bi-etagee dans les peuplements equiennes de pin rouge (Pinus resinosa Ait.) bien qu'on connaisse mal la reaction des semis a l'abondance du couvert dominant et a la disponibilite des ressources a la suite de traitements de recolte potentiels. Nous avons relie des mesures spatialement explicites d'abondance du couvert dominant, de rayonnement diffus relatif et de temperature et d'hu- midite du sol a la mortalite survenue la premiere annee et a la croissance des deux premieres annees de plants de pin gris (Pinus banksiana Lamb.), de pin blanc (Pinus strobus L.) et de pin rouge dans quatre traitements de recolte : un temoin non traite, une eclaircie par pied d'arbre (dispersee), une coupe par trouees de petite taille (0,1 ha) et une coupe par trouees de grande taille (0,3 ha). La croissance de toutes les especes etait meilleure dans tous les traitements de recolte que dans le temoin, mais la seule difference entre les traitements de recolte etait une plus grande croissance en hauteur du pin gris dans la coupe par trouees de grande taille par rapport a la coupe par trouees de petite taille. Le rayonnement diffus relatif et l'hu- midite du sol variaient considerablement a l'interieur des trouees et etaient plus eleves au centre des trouees. La croissance des plants a augmente de la bordure vers le centre des trouees ou l'influence du couvert dominant etait minimale. Les trois traitements de recolte pourraient conduire au developpement d'une structure forestiere bi-etagee dans des peuplements matu- res de pin rouge tels que ceux qui ont ete etudies. Lorsqu'une coupe a retention variable par trouees est effectuee, une plus forte mortalite initiale et une meilleure croissance peuvent etre anticipees dans le cas des semis situes pres du centre des trouees. (Traduit par la Redaction)