Early Ecosystem Establishment Using Forest Floor and Peat Cover Soils in Oil Sands Reclamation

ABSTRACT Early trends of plant community development provide the basis of ecosystem function and reclamation success of oil sand extraction sites. However, few studies have explicitly investigated species-level interactions with different cover soil types, placement depths, and time since reclamation during early plant community development in boreal forests. We investigated effectiveness of forest floor mineral mix (FMM) and peat mineral mix (PMM) cover soils and placement depths (10 and 20 cm) at four research sites 4 to 13 years after reclamation. Outcomes of this study indicate FMM had a more positive influence on woody plant densities, vegetation cover, and species richness than PMM. Species assemblage, composition, dominance, and types (successional stages, habitat types, competitive-stress tolerant-ruderal strategies) also showed FMM cover soil performed better than PMM. Greater vegetation cover and richness on deeper (20 cm) cover soil placements were evident. However, this effect of cover soil depth would likely decrease with time. Dominant and subdominant species on FMM were native and early to late successional, thus trajectory community development on FMM followed typical early succession of boreal forests (from ruderal and annual to perennial communities), while PMM was dominated by non-native and annual forbs which could slow succession and ecosystem recovery. RÉSUMÉ Les patrons initiaux de développement de communautés végétales fournissent les bases du fonctionnement écosystémique et du succès de restauration de sites d'extraction de sables bitumineux. Cependant, peu d'études ont investigué les interaction interspécifiques selon différents types et épaisseurs de sols de recouvrement, et selon le temps depuis la restauration durant les premières phases de développement des communautés végétales en forêt boréale. Nous avons étudié l'efficacité d'un mélange de sol minéral forestier (FFM) et d'un mélange de tourbe (PMM) comme sols de recouvrement, d'épaisseurs de 10 et 20 cm, et ce, à quatre sites restaurés depuis 4 à 13 ans. Les résultats indiquent que le FMM avait une influence plus positive que le PMM sur la densité de plantes ligneuses, le couvert végétal et la richesse spécifique. Les assemblages, la composition, la dominance et les types d'espèces (stades successionnels, types d'habitats, stratégies de compétition – tolérance au stress – rudérale) ont aussi montré que le FMM donnait de meilleurs résultats que le PMM. Le couvert végétal et la richesse spécifique étaient clairement plus élevés sur les sols de recouvrement plus épais (20 cm). Toutefois, cet effet devrait diminuer avec le temps. Les espèces dominantes et sous-dominantes sur FMM étaient indigènes et de stades de début à fin de succession, ce qui fait que la trajectoire de développement des communautés végétales sur FMM suivait le début de succession typique en forêt boréale (des communautés rudérales et annuelles aux communautés vivaces). Les sites restaurés avec PMM étaient quant à eux dominés par des espèces non-indigènes et des fougères annuelles qui pourraient ralentir la succession et le rétablissement de l'écosystème.