Ann. For. Sci. 50 (1993) 221-233
DOI: 10.1051/forest:19930301

Differences in drought resistance among 3 deciduous oak species grown in large boxes

P Vivin^a, G Aussenac^a and G Levy<sup>b

a</sup>  INRA Nancy, Laboratoire de Bioclimatologie et Écophysiologie Forestière, Champenoux
^b  INRA Nancy, Laboratoire Sol et Nutrition, Unité d'Écophysiologie Forestière, 54280 Champenoux, France

Abstract - The purpose of this study was to explain large differences in growth and decline of the pedunculate oak (Ouercus robur L) and the sessile oak (Q petraea Liebl) observed in the forest as a result of drought. In addition, northern red oak (Q rubra L) was compared with the 2 indigenous oaks. The effects of controlled soil water deficits on growth and water relations of young plants of these 3 species grown in large boxes have been studied. The plants were old enough to have developed normal root systems. Two species were planted in each box, and submitted to very similar patterns of water stress. Predawn leaf water potential, stomatal conductance, net assimilation rates, shoot elongation and mortality were monitored. The effect of an overall improvement in mineral nutrition on these parameters was also tested. During water deficit (decrease in predawn leaf water potential), the pattern of decrease of gas exchange was similar for the 3 species. Thus, their ability to limit water deficit by reduction of transpiration was similar. On the other hand, shoot growth of Q rubra was more reduced than that of Q robur for similar predawn leaf water potential; growth of Q petraea was the least sensitive. However, increase of mineral nutrition improved the growth of both Q robur and Q rubra, but not that of Q petraea. For the 3 species, no mortality was noted as long as predawn leaf water potentials remained > -3.6 MPa. Below this limit, the mortality rate was highest in Q robur, Q petraea and lowest in Q rubra. These differences in mortality between species are due to differences in tolerance to water stress, not in avoidance.

Résumé - Différences dans la résistance à la sécheresse de 3 espèces de chêne à feuilles caduques, cultivées en conteneurs. Le but de ce travail était d'expliquer les grandes différences de croissance et de dépérissement observées en forêt suite à des sécheresses, entre le chêne pédonculé (Quercus robur L) et le chêne sessile (Q petraea Liebl). De plus, le chêne rouge d'Amérique (Q rubra L ) a été comparé aux 2 chênes indigènes. Les effets d'un déficit hydrique édaphique contrôlé sur la croissance et les relations hydriques de jeunes plants de ces 3 espèces, cultivés dans de grandes cuves, ont été étudiés. Les plants étaient assez âgés pour avoir pu développer des systèmes racinaires normaux. Deux espèces ont été plantées dans chaque cuve, subissant ainsi exactement à chaque moment le même stress hydrique. Les variables suivantes ont été prises en compte : potentiel hydrique foliaire de base, conductance stomatique, assimilation nette, croissance aérienne et mortalité. L'effet d'une amélioration globale de la nutrition minérale sur ces paramètres a été également étudié. En situation de déficit hydrique (diminution du potentiel hydrique de base), le modèle de diminution des échanges gazeux a été similaire pour les 3 espèces; ainsi, la manière dont elles évitent le stress hydrique est quasiment identique. En revanche, la croissance aérienne de Q rubra a été plus réduite que celle de Q robur pour un même potentiel hydrique foliaire de base, la croissance de Q petraea était la moins sensible. Cependant, une amélioration de la nutrition minérale a augmenté la croissance de Q rubra et Q robur, mais non celle de Q petraea. Pour les 3 espèces, aucune mortalité n'a été notée pour des potentiels hydriques de base > -3.6 MPa. En dessous de cette limite, pour les plants ayant subi des conditions similaires, les taux de mortalité furent plus élevés chez Q robur que chez Q petraea, et très faibles chez Q rubra. Ces différences de mortalité entre les espèces semblent dues à des différences de tolérance et non à l'évitement au stress hydrique.

Key words: drought / growth / gas exchange / dieback / fertilization / Quercus

Mots clés : sécheresse / croissance / échanges gazeux / mortalité / fertilisation / Quercus