Development of Tree Regeneration in Fern‐dominated Forest Understories After Reduction of Deer Browsing

Abstract

Dennstaedtia punctilobula (hay‐scented fern) can act as a native invasive species in forests in eastern North America where prolonged deer browsing occurs in stands with partially open overstory canopies. Ferns dominate the understory with a 60‐cm tall canopy, with little regeneration of native tree species. It has been hypothesized that, once established, ferns may continue to inhibit tree regeneration after deer browsing has been reduced. To test this hypothesis, we documented the pattern of recovery of the tree seedling understory in plantations of Pinus strobus (white pine) and Pinus resinosa (red pine) on the Quabbin Reservation watershed protection forest in central Massachusetts, where after 40 years of intensive deer browsing the deer herd was rapidly reduced through controlled hunting. Dense fern understories occur on nearly 4,000 ha of the predominantly oak–pine forest. Three years after deer herd reduction, stands with the highest density fern cover (77% of plots with>90% cover) had significantly fewer seedlings at least 30 cm in height, compared with stands with lower fern density, and those seedlings consisted almost entirely of Betula lenta (black birch) and white pine. Height growth analysis showed that black birch and white pine grew above the height of the fern canopy in 3 and 6 years, respectively. In contrast, two common species, Fraxinus americana (white ash) and Quercus rubra (red oak), grew beneath the dense fern cover for 5 years with height growth less than 5 cm/yr after the first year. A study of spring phenology indicated that the ability of black birch to grow through the fern canopy might have been due to its early leaf development in spring before the fern canopy was formed, in contrast to oak and ash with delayed leaf development. Thus, the ferns showed differential interference among species with seedling development after reduction of deer browse.

Understory Changes in Fraxinus excelsior Stands in Response to Dieback in Latvia

“…2a), as observed after Dutch elm disease, when abundance of UG increased only in larger gaps (after death of two or more canopy trees) (Huenneke, 1983). Hence, changes in understory after disturbance can alter the course of succession, and diversification of stand composition might be expected in future (de la Cretaz and Kelty, 2002;Mallik, 2003).…”

A new tool for power analysis of fixed plot data: Using simulations and mixed effects models to evaluate forest metrics

“…The fern and graminoid groups were consistently strong metrics for trend detection, and performed better than the native herbaceous and invasive species group. Ferns and graminoids often respond favorably to moderate deer browse impacts and/or earthworm invasions while herbaceous species show a decline (De La Cretaz andKelty 2002, Wiegmann andWaller 2006). Therefore, changes in the understory may be identified by a significant increase in fern or graminoid cover before a decrease in native herbaceous cover is detected.…”

Prolifération des fougères dans les érablières du Québec : ampleur du phénomène et moyens de le contrer

“…Lors de la colonisation, les pâturages issus du défrichement des terres peu propices à l'agriculture subissaient souvent ce phénomène dans les États de la Nouvelle-Angleterre (Cox, 1915). L'envahissement des forêts par les fougères a surtout été documenté en Pennsylvanie (Horsley et Marquis, 1983) et dans les États de la Nouvelle-Angleterre (de La Crétaz et Kelty, 1999;de La Crétaz et Kelty, 2002). Selon nos observations personnelles, ce phénomène est de plus en plus fréquent au Québec, particulièrement dans les Appalaches en Estrie.…”

“…Dans des conditions normales, l'établissement et la croissance de la régénération ligneuse surviennent plus rapidement que l'expansion des fougères. L'envahissement par les fougères se produirait seulement lorsque le site ne parvient pas à se régénérer, n'est plus propice à l'établissement des semis d'essences ligneuses, ou que la croissance de ces derniers est inhibée par le broutement des populations de cerfs de Virginie (Odocoileus virginianus), ces derniers préférant les semis aux fougères (de La Crétaz et Kelty, 2002). Les peuplements feuillus avec abondance de fougères dans leur sous-bois ont parfois été désignés comme des stades stables de succession écologique qui persistent même après que la densité de cerfs ait diminué (Stromayer et Warren, 1997).…”

“…Des expériences à long terme ont démontré que des fortes densités de cerf de Virginie bouleversent l'environnement (Côté et collab., 2004) et causent l'envahissement du sous-bois par les fougères plus de 20 ans après leur passage (Held et Jones Held, 2014;Nuttle et collab., 2014). Ainsi, même après réduction ou élimination du broutage par les cerfs, la régénération en essences ligneuses tarde à croître, et les fougères tendent à se maintenir; dans ces conditions, des traitements de restauration sont absolument nécessaires pour rétablir des sous-bois plus diversifiés et naturels (de La Crétaz et Kelty, 2002).…”