Ann. For. Sci. 65 (2008) 502
DOI: 10.1051/forest:2008023

Comparison of methods to quantify loss of hydraulic conductivity in Norway spruce

Peter Hietz¹, Sabine Rosner¹, Johannes Sorz¹ and Stefan Mayr<sup>2

1</sup>  Institut für Botanik, Department für Integrative Biologie, Universität für Bodenkultur Wien, Gregor Mendel-Str. 33, 1180 Vienna, Austria
²  Institut für Botanik, Universität Innsbruck, Sternwartestr. 15, 6020 Innsbruck, Austria

Received 6 November 2007; accepted 31 January 2008; published online 4 July 2008

Abstract - Percent loss of hydraulic conductivity (PLC) is an important measure in plant water relations, but the available methods differ and results have rarely been compared. We compared PLC measured in Norway spruce (Picea abies) by quantifying conductivity before and after removing emboli, either by flushing with high water pressure or by infiltration under a partial vacuum, with relative water loss and staining conductive xylem to test advantages and possible problems of commonly applied methods. Infiltration removed nearly all gas from sections of drought-stressed and unstressed twigs, and flushing and infiltration efficiently removed emboli. Infiltration appears less prone to producing clogged xylem elements than high pressure flushing. Relative water loss (RWL) and the proportion of xylem stained with phloxine B (PSX) was also highly correlated with PLC, the latter can be quantified by image analysis, and also shows the pattern of xylem dysfunction. Loss of conductivity was more common in the inner annual rings, in early wood within an annual ring, and in compression wood, though pattern differed substantially between branches. Advantages and potential problems of these methods are discussed and it is suggested that RWL or PSX may be used as proxy measures for PLC in species when the correlations have been established.

Résumé - Comparaison de méthodes de quantification des pertes de conductivité hydraulique chez l'épicéa. Le pourcentage de perte de conductivité hydraulique (PLC) est un paramètre important des relations hydriques des plantes, mais les méthodes de mesure disponibles diffèrent et les résultats ont rarement été comparés. Nous avons comparé des valeurs de perte de conductivité chez Picea abies obtenues en quantifiant la conductivité hydraulique avant et après suppression de l'embolie, soit par un flush d'eau sous haute pression soit par infiltration sous un vide partiel, avec les pertes relatives en eau et avec des méthodes de coloration du xylème conducteur coloré ; cette comparaison a permis de tester les avantages et les inconvénients potentiels des méthodes couramment utilisées. L'infiltration élimine presque tous les gaz des sections de petites branches, alors que de l'eau sous pression et l'infiltration suppriment l'embolie. L'infiltration paraît moins susceptible de provoquer une obstruction des éléments de xylème, qu'un flush à haute pression. Perte relative en eau (RWL) et proportion de xylème coloré avec de la phloxine B (PSX) étaient hautement corrélées avec la perte de conductivité. Une analyse d'image de xylème permet également de quantifier la perte de conductivité et de mettre en évidence la distribution spatiale des vaisseaux embolisés. La perte de conductivité a été très visible dans les cernes interne du tronc, dans le bois initial du cerne de l'année et dans le bois de compression, quoique les patrons diffèrent considérablement entre branches. Les avantages et les inconvénients potentiels de ces méthodes sont discutés et il est proposé que RWL ou PSX puissent être utilisées comme des estimateurs indirects de perte de conductivité une fois les corrélations établies pour chaque espèce.

Key words: dye staining / percent loss of hydraulic conductivity / Picea abies / relative water content / xylem embolism

Mots clés : colorant / pourcentage de perte de conductivité hydraulique / Picea abies / teneur relative en eau / embolisme du xylème

Corresponding author: peter.hietz@boku.ac.at

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