The response of sub‐adult savanna trees to six successive annual fires: An experimental field study on the role of fire season. Issue 5 (14th March 2022)

• Record Type: Journal Article
• Authors: N'Dri, Aya Brigitte; Kpangba, Koffi Prosper; Werner, Patricia A.; Koffi, Kouamé Fulgence; Bakayoko, Adama
• Is Part Of: Journal of applied ecology. Volume 59:Issue 5(2022)
• Page Start: 1347
• Page End: 1361
• Publication Date: 2022-03-14
• Subjects: bush encroachment -- fire seasons -- Guinean savanna -- mesic savanna -- recruitment of sub‐adult trees -- resprouting -- savanna tree management; Agriculture -- Periodicals; Biology, Economic -- Periodicals; Agricultural ecology -- Periodicals; Applied ecology -- Periodicals; 577
• DOI: 10.1111/1365-2664.14149
• Languages: English
• ISSNs: 0021-8901

Abstract

Abstract: In mesic savannas worldwide, trees experience frequent fires, almost all set by humans. Management fires are set to reduce or enhance tree cover. Success depends greatly on responses of sub‐adult trees to such fires. To date, the number of successive years that sub‐adult trees can resprout nor the number of years that they must resist being top‐killed by successive fires, nor the requisite height, have been reported. In a 6‐year experimental field study in Guinean savannas of West Africa, we monitored annually the heights and responses of 1, 765 permanently tagged sub‐adult trees under annual fires set in three different periods of the long dry season: early‐dry season (EDS), mid‐dry season (MDS) and late‐dry season (LDS). Annual MDS fires are the common local management protocols of Guinean savannas, although EDS fires are common in some of the savannas. Results showed that overall, the proportion of sub‐adults that resisted being top‐killed differed across fire seasons. Furthermore, resisting one fire gave a better chance of resisting the next. Only sub‐adults that were able to resist direct damage for three successive EDS and MDS fires reached sufficient height to be recruited to the adult stage. Resistance height (avoiding topkill) was ∼1 m for EDS and ∼2 m for both MDS and LDS fires. Recruitment height (threshold for transition to adult stage) was ∼3 m for EDS and ∼ 3.3 m for MDS fires. No height was great enough for sub‐adult trees to be recruited to adult stages in LDS fire. Synthesis and applications . The results of this novel field study showed clearly that successive early‐ and mi‐dry season fires can enhance tree density and that successive late‐dry season fires alone reduce tree density in Guinean savannas due to the effects of successive fires on sub‐adult trees. The results suggest that a planned regime of these seasons of fire could be used to maintain the desired tree density in Guinean savannas and may inform fire management in other mesic savannas where goals are to increase or decrease tree densities. It also provides relevant information for comparative studies on the mechanisms of recruitment of sub‐adult trees to an adult stage in all mesic savannas, a process that ultimately determines savanna physiognomy. Abstract : The results of this novel field study showed clearly that successive early‐ and mi‐dry season fires can enhance tree density and that successive late‐dry season fires alone reduce tree density in Guinean savannas due to the effects of successive fires on sub‐adult trees. The results suggest that a planned regime of these seasons of fire could be used to maintain the desired tree density in Guinean savannas and may inform fire management in other mesic savannas where goals are to increase or decrease tree densities. It also provides relevant information for comparative studies on the mechanisms of recruitment of sub‐adult trees to an adult stage in all mesic savannas, a process that ultimately determines savanna physiognomy. Résumé: Dans les savanes humides à travers le monde, les ligneux sont fréquemment soumis aux feux, presque tous déclenchés par l'homme. Les feux de gestion en savane servent à réduire ou augmenter la couverture ligneuse et leur succès depend fortement de la réponse des jeunes ligneux. A ce jour, le nombre d'années successives durant lesquelles ces jeunes ligneux peuvent repousser à partir des parties souterraines après le feu, ni le nombre d'années successives durant lesquelles ils doivent resister à la destruction de leur partie aérienne par les feux avant d'être recruté au stade adulte, ni la hauteur requise pour resister ou être recrutés aux feux, n'ont été étudiés. Dans une étude expérimentale sur six ans, en savane Ginéenne d'Afrique de l'Ouest, nous avons suivi annuellement la hauteur et la réponse aux feux de 1, 765 jeunes ligneux marqués, soumis à des feux annuels pratiqués durant trois différentes periodes pendant la grande saison sèche: le feu précoce (FP), le feu de mi‐saison sèche (FM) et le feu tardif (FT). Le FM annuel est courrament appliqué pour la gestion des savanes Guinéennes, bien que les FP soient courants dans certaines de ces savannes. Les résultats ont montré que dans l'ensemble, la proportion des jeunes ligneux qui résistait à la destruction de leurs parties épigées variait en fonction des saisons de mise à feu. De plus, resister à un feu donnait de meilleures chances de resister aux feux suivants. Seuls les jeunes ligneux qui étaient capables de resister durant trois feux précoces et de mi‐saison successifs ont atteint une hauteur suffisante pour être recrutés au stade adulte. La hauteur de résistance (permettant d'éviter la destruction de la partie épigée) était de ∼1 m pour le FP et ∼2 m pour les FM et FT. La hauteur de recrutement (seuil de transition vers le stade adulte) était de ∼3 m pour le FP et ∼3.3 m pour le FM. Aucune hauteur n'était suffisante pour atteindre le stade adulte au FT. Synthèse et applications . Les résultats de cette nouvelle étude ont montré que les FP et FM successifs peuvent augmenter la densité des arbres, tandis que les FT successifs réduisent à eux seuls la densité des arbres en savane Guinéenne, en empêchant le recrutement de ceux‐ci au stade adulte. Les résultats suggèrent qu'une gestion plannifiée de ces saisons de feu pourrait être utilisée pour maintenir la densité d'arbres souhaitée dans les savanes Guinéennes et peut informer sur la gestion des feux dans d'autres savanes humides. L'étude fournit également des informations pertinentes pour des études comparatives sur le mécanisme de recrutement des jeunes ligneux au stade adulte dans toutes les savanes humides, un processus qui finalement determine la physionomie des savanes.