Stand dynamics and topographic setting influence changes in live tree biomass over a 34-year permanent plot record in a subalpine forest in the Colorado Front Range

Climate-induced increases in tree mortality are reported for many forests worldwide. Understanding the potential effects on carbon pools requires long-term monitoring of changes in forest biomass. We measured aboveground biomass (AGB) of living trees over a 34-year period (1982-2016) in permanent plots with varying stand ages, species compositions, and topographic settings in a subalpine forest in the Colorado Front Range. Stand-level and species-level AGB varied spatially and temporally in relation to stand age, successional processes, and site moisture classification. Young (ca. 122 years) postfire stands composed of lodgepole pine (Pinus contorta var. latifolia Engelm. ex S. Watson) had lower mean AGB than older (>250 years) mixed-species stands. Mesic stands had higher AGB than xeric or hydric stands of similar age. At the level of individual species, significant shifts in AGB among species were primarily explained by successional replacement of shade-intolerant pines by shade-tolerant Engelmann spruce (Picea engelmannii Parry ex Engelm.) and subalpine fir (Abies lasiocarpa (Hook.) Nutt.). The permanent plot network recorded significant shifts in species dominance and tree densities between 1982 and 2016, reflecting successional patterns developing over several centuries and the effects of recent localized windthrow, insects, and pathogens. Despite increases in tree mortality, there was a general pattern of increasing AGB across the forest. Key words: forest biomass, subalpine forest, permanent plots, forest dynamics, Colorado Front Range. On rapporte une augmentation de la mortalite des arbres en lien avec le climat dans plusieurs forets un peu partout dans le monde. Un suivi a long terme des changements dans la biomasse forestiere est necessaire pour comprendre les effets potentiels des reservoirs de carbone. Nous avons mesure la biomasse aerienne (BA) des arbres vivants pendant une periode de 34 ans (1982-2016) dans des placettes d'echantillonnage permanent representatives d'une variete d'ages, de compositions en especes et de configurations topographiques des peuplements forestiers dans une foret subalpine situee dans le Front Range du Colorado. La BA a l'echelle du peuplement et de l'espece variait dans l'espace et dans le temps en relation avec l'age du peuplement, les processus successionnels et la classification des stations basee sur l'humidite du sol. Les jeunes (~122 ans) peuplements issus de feux et composes de pin tordu latifolie (Pinus contorta var. latifolia Engelm. ex S. Watson) avaient une BA plus faible que les peuplements mixtes plus vieux (>250 ans). Les peuplements etablis sur des stations mesiques avaient une plus grande BA que les peuplements du meme age etablis sur des stations xeriques ou hydriques. A l'echelle de l'espece, d'importantes variations interspecifiques de la BA s'expliquaient principalement par le remplacement successionnel des pins intolerants a l'ombre par l'epicea d'Engelmann (Picea engelmannii Parry ex Engelm.) et le sapin subalpin (Abies lasiocarpa (Hook.) Nutt.), des essences tolerantes a l'ombre. Le reseau de placettes d'echantillonnage permanent a connu des variations importantes dans la dominance des especes et la densite des arbres de 1982 a 2016. Ces variations refletent des patrons successionnels evoluant sur plusieurs siecles ainsi que les effets recents et localises des chablis, des insectes et des pathogenes. Malgre l'augmentation de la mortalite des arbres, la tendance generale allait dans le sens d'un accroissement de la BA a travers la foret. [Traduit par la Redaction] Mots-cles : biomasse forestiere, foret subalpine, placettes d'echantillonnage permanent, dynamique forestiere, Front Range du Colorado.
Introduction Recent climate-induced increases in tree mortality have been documented in forests worldwide and are likely to profoundly affect aboveground forest biomass and, therefore, carbon storage (van Mantgem et al. [...]