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Issue
Ann. For. Sci.
Volume 64, Number 4, June-July 2007
Page(s) 395 - 404
DOI http://dx.doi.org/10.1051/forest:2007016
Published online 24 May 2007
Ann. For. Sci. 64 (2007) 395-404
DOI: 10.1051/forest:2007016

Botanical determinants of foliage clumping and light interception in two-year-old coppice poplar canopies: assessment from 3-D plant mock-ups

Eric Casellaa and Hervé Sinoquetb

a  Forest Research, Biometrics Division, Farnham, GU10 4LH, UK
b  UMR PIAF, INRA-Université Blaise Pascal, 63100 Clermont-Ferrand, France

(Received 6 July 2006; accepted 7 November 2006; published online 24 May 2007)

Abstract - Botanical parameters (e.g., shoot and branch inclination, petiole length, leaf phyllotaxy, size and shape) that influence light interception and foliage clumping in dense two-year-old monoclonal poplar (Populus spp.) coppice crops were analysed with a three-dimensional simulation model. Crop LAI varied from 1 to 2 for clone Ghoy and from 2.5 to 7.4 for clone Trichobel from May to September. Canopies were strongly clumped, with a clumping index $(\mu)$ about 0.5. Canopy light transmittance $(\tau)$ varied from 0.59 in May to 0.41 in September for clone Ghoy and from 0.42 to 0.08 for clone Trichobel, and was strongly associated with LAI. The overall effect of a simulated shift in botanical parameters was relatively small and resulted in limited changes in $\mu$ and $\tau$ by $\pm $ 0.05 and $\pm $ 0.1, respectively. Petiole length had the most notable effect on $\mu$ and $\tau$, while the other parameters were less effective. However, biomass cost analyses showed that actual petiole length optimised the efficiency of biomass investment into light capture.


Résumé - Déterminants botaniques de l'agrégation du feuillage et de l'interception de la lumière pour des taillis de peupliers âgés de deux ans : caractérisation à partir de maquettes 3-D. Les paramètres botaniques (angle d'inclinaison des tiges et des branches, longueur des pétioles, phyllotaxie foliaire, taille et forme des feuilles) qui influencent l'interception lumineuse et l'agrégation foliaire ont été étudiés chez des taillis de peupliers (Populus spp.) âgés de deux ans à partir d'un modèle de simulation tridimensionnelle. De mai à septembre, les taillis étudiés ont présenté des valeurs d'indice foliaire (LAI) variant de 1 à 2 pour le clone Ghoy et de 2.5 à 7.4 pour le clone Trichobel. Les couverts étaient fortement agrégés, avec un paramètre d'agencement $(\mu)$ proche de 0.5. La fraction de rayonnement transmis au sol $(\tau)$ a varié de 0.59 en mai à 0.41 en septembre pour le clone Ghoy et de 0.42 à 0.08 pour le clone Trichobel, et elle était fortement corrélée au LAI. Les variations apportées dans les paramètres botaniques étudiés n'ont modifié que faiblement $\mu$ ($\pm $ 0.05) et $\tau$ ($\pm $ 0.1). Parmi tous les paramètres botaniques étudiés, la longueur du pétiole a montré l'effet le plus notable sur $\mu$ et $\tau$. Cependant, une analyse de sensibilité a montré que l'investissement en biomasse était optimisé pour la taille réelle des pétioles.


Key words: biometry / multi-scale / canopy structure / seasonal changes / sensitivity analysis / three-dimensional model

Mots clés : biométrie / multi-échelle / structure du couvert / variations saisonnières / analyse de sensibilité / modèle tridimensionnel

Corresponding author: eric.casella@forestry.gsi.gov.uk

© INRA, EDP Sciences 2007