Future climate will alter the soil cover of mosses and snow depths in the boreal forests of eastern Canada. In field manipulation experiments, we assessed the effects of varying moss and snow depths on the physiology of black spruce (Picea ­mariana (Mill.) B.S.P.) and trembling aspen (Populus tremuloides Michx.) in the boreal black spruce forest of western Québec. For 1 year, naturally regenerated 10-year-old spruce and aspen were grown with one of the following treatments: additional N fertilization, addition of sphagnum moss cover, removal of mosses, delayed soil thawing through snow and hay addition, or accelerated soil thawing through springtime snow removal. Treatments that involved the addition of insulating moss or snow in the spring caused lower soil temperature, while removing moss and snow in the spring caused elevated soil temperature and thus had a warming effect. Soil warming treatments were associated with greater temperature variability. Additional soil cover, whether moss or snow, increased the rate of photosynthetic recovery in the spring. Moss and snow removal, on the other hand, had the opposite effect and lowered photosynthetic activity, especially in spruce. Maximal electron transport rate (ETRmax) was, for spruce, 39.5% lower after moss removal than with moss addition, and 16.3% lower with accelerated thawing than with delayed thawing. Impaired photosynthetic recovery in the absence of insulating moss or snow covers was associated with lower foliar N concentrations. Both species were affected in that way, but trembling aspen generally reacted less strongly to all treatments. Our results indicate that a clear negative response of black spruce to changes in root-zone temperature should be anticipated in a future climate. Reduced moss cover and snow depth could adversely affect the photosynthetic capacities of black spruce, while having only minor effects on trembling aspen.

En forêt boréale, les couverts de neige et de mousses, deux isolants et importants régulateurs de la température du sol, sont susceptibles de changer considérablement avec les changements climatiques prévus. Nous avons évalué la réponse physiologique de l'épinette noire et du peuplier faux-tremble à différentes épaisseurs de mousses et de neige dans la pessière à mousses du sud-ouest du Québec. Pendant un an, des épinettes et peupliers de 10 ans ont poussé avec un couvert additionnel de mousses, sans couvert de mousses, avec un couvert de neige modifié pour retarder ou accélérer le dégel du sol, ou avec une dose de fertilisant d'azote. Au cours de la saison de croissance 2008, nous avons suivi le débourrement des deux espèces, leur rendement de fluorescence chlorophyllienne et leur contenu foliaire en carbone, azote et en isotopes stables ¹³C, ¹⁵N et ¹⁸O. Au printemps, les traitements qui ont impliqué l'ajout d'une couche isolante de mousse ou de neige ont refroidi le sol, tandis que l'enlèvement de la mousse et de la neige l'ont réchauffé. Une tendance prédominante est que le couvert du sol, qu'il soit neigeux ou végétal, a accru le taux de reprise de la photosynthèse au printemps. Réciproquement, l'enlèvement du couvert de neige et de mousses a été néfaste pour la reprise de la photosynthèse, particulièrement chez l'épinette, où l'on a enregistré un taux de transport d'électrons maximal 39.5% plus bas sans mousses qu'avec mousse additionnelle, et 16.3% plus bas suivant un dégel accéléré qu'avec un dégel retardé. Le rendement potentiel du PSII (Fv/Fm) était 3.3% plus bas sans mousse qu'avec mousse additionnelle, et 3.8% plus bas avec un dégel accéléré qu'avec un dégel retardé. Ces taux de reprise modérés étaient généralement accompagnés de contenus foliaires en azote plus bas. La reprise de photosynthèse et l'assimilation de nutriments affaiblis en l'absence d'une couche isolante de mousses ou de neige ont été principalement attribuées à une assimilation réduite de nutriments occasionnée par des changements au niveau de la microbiologie du sol probablement causés par une plus grande amplitude des variations journalières de la température du sol. Il est probable que les champignons mycorhiziens et/ou organismes décomposeurs du sol en aient été affectés dans leurs fonctions, perturbant les dynamiques de N du sol. Les deux espèces ont été affectées dans le même sens, mais le peuplier a réagi de façon moins importante. Le système racinaire de l'épinette, qui se développe en surface dans le profil du sol, rend l'assimilation de nutriments par voie mycorhizienne plus susceptible aux variations de température de l'air que le peuplier, qui développe ses racines davantage en profondeur.