We studied three hybrid poplar plantations in Quebec (Canada) established on sites with varying soil and environmental characteristics to investigate the effects of logging residues on the water potential, carbon isotope ratio and foliar nutrients of planted trees. On each site, four treatments representing different residue loads, as well as treatments aimed at manipulating specific factors of the environment (Herbicide, Geotextile) were applied to test their effects on seedling water potential, carbon isotope ratio and foliar nutrients. Along with analyses of variance, we used structural equation modelling to infer causal relationships of logging residues on height, basal diameter and foliar nutrition of trees through their effects on soil temperature, soil water content and competing vegetation cover. Logging residues decreased soil temperature at all sites and woody plants cover at one site out of three. Height, basal diameter and unit leaf mass were strongly related to each other. Foliar ?13C, N concentration and unit leaf mass increased with decreasing cover of woody plants suggesting an important role of competition for resources. Overall, logging residues had no direct influence on hybrid poplar dimensions after two growing seasons: their effects on the microenvironment of this resource demanding tree species were either cancelling out each other, or were not significant enough to have a significant impact on the growth drivers measured. For example, presence of logging residues might reduce soil temperature, impeding overall seedling performance. Our study highlights the fact that any given silvicultural method aimed at manipulating logging residues has a complex influence involving the interaction of multiple environmental drivers and that the net effect on tree productivity will depend on species and site specific conditions.

L’extraction des résidus de coupe forestière (branches et houppiers d’arbres récoltés) a été étudiée surtout pour ses effets sur les nutriments du sol, mais moins pour ses effets sur la végétation compétitive et la température et l’humidité du sol, surtout lors de la période d’établissement de la régénération et à l’égard de différents seuils de récolte. Cette étude visait, dans un premier temps, à déterminer l’effet de différentes charges de résidus de coupe sur la température et la teneur en eau du sol, la couverture de végétation compétitive et les nutriments (NH4+, NO3-, P et cations basiques mobiles) la deuxième année suivant la coupe. Dans un deuxième temps, l’étude visait à comprendre comment les résidus de coupe ont affecté la physiologie (?13C foliaire comme indicateur de l’utilisation d’eau, concentration foliaire en N et P et masse de dix feuilles) et la croissance initiale d’arbres plantés. On a supposé que les résidus de coupe auraient des effets contradictoires sur la physiologie des plants : d’un côté, les résidus de coupe diminueraient le couvert de végétation, accélérant la croissance; d’un autre côté, les résidus de coupe diminueraient la température du sol, ralentissant la croissance. Suite à la coupe et l’extraction des résidus sur quatre sites au Québec (Estrie, Bas-Saint-Laurent, Lac-Saint-Jean et Abitibi), trois espèces ont été plantées : peuplier hybride Populus spp., pin gris Pinus banksiana Lamb. ou épinette blanche Picea glauca (Moench) Voss selon le site, et épinette noire Picea mariana (Mill.) B.S.P. Sept traitements ont ensuite été répétés sur chaque site, à l’échelle de l’arbre (9 m2) : un témoin (sans résidus de coupe); trois niveaux d’application de résidus de coupe représentant un gradient croissant jusqu’à 80 kg de résidus par 9 m2; et trois traitements (géotextile, herbicide et une combinaison herbicide et résidus de coupe) créant des conditions contrastées d’environnement. Chaque combinaison Espèce plantée × Traitement a été répétée 7-16 fois sur chaque site, pour un total de 714 placettes de 9 m2 aléatoirement distribuées. L’étude détaillée de la réponse physiologique a ensuite été limitée au peuplier hybride et à trois sites (excluant l’Abitibi). Les résidus de coupe ont diminué la température du sol à tous les sites; l’effet de la dose de résidus était quadratique : les résidus atténuaient les fluctuations quotidiennes de température du sol (différence entre maximum et minimum quotidiens). Les résidus de coupe ont linéairement diminué la couverture de végétation compétitive sur deux sites sur quatre, mais n’ont pas eu d’effet sur les nutriments et l’humidité du sol. Les variations de la température du sol et de la couverture de compétition par des plantes ligneuses ont majoritairement dicté la réponse physiologique des peupliers hybrides. Une diminution du couvert de végétation compétitive a mené à une augmentation de la masse de feuilles, de la concentration en N et du ?13C foliaire. Les effets d’une diminution de la température du sol ont varié en fonction du site, avec une augmentation du ratio 13C/12C des feuilles au Lac-Saint-Jean, mais une diminution du même indicateur en Estrie. Toutefois, la magnitude des variations de la couverture de végétation compétitive et du microclimat induites par les résidus de coupe n’était pas suffisante pour affecter la croissance des arbres deux ans après leur mise en terre. Cela suggère que les résidus de coupe influencent de manière significative le microenvironnement des plants, mais n’ont pas un effet instantané sur la croissance de la régénération. Un effet à plus long terme, notamment un effet nutritionnel en réponse à différentes charges de résidus, est toutefois possible.

We quantified the effects of different loads of forest logging residues on the microenvironment (soil temperature, soil volumetric water content, competing vegetation cover, and available nutrients) of planted hybrid poplars one year after planting, and assessed the corresponding seedling growth until the third growing season. In four experimental plantations across Quebec (Canada), we used a factorial design of four residue loads that were applied at the tree-level over three planted species: hybrid poplars ( Populus spp.), black spruce ( Picea mariana (Mill.) BSP), and either jack pine ( Pinus banksiana Lamb.) or white spruce ( Picea glauca (Moench) Voss), depending upon the site. Logging residues linearly decreased competing vegetation cover on two of four sites and reduced fluctuations in soil temperature on all sites. Logging residues also decreased summer soil temperatures at all sites through a negative quadratic effect. On one site, the frequency of freeze-thaw cycles increased under logging residues, while logging residues increased soil water content on another site, for certain measurement events. Logging residues did not affect available nutrients. Seedlings showed no consistent growth response to logging residues for three years after planting, except for a beneficial effect of logging residues on hybrid poplar growth on one site. Because logging residues affected seedling microclimate and competing vegetation, their maintenance and on-site spatial arrangement on site could be used to manipulate the growing conditions for planted trees.