Ann. For. Sci. 48 (1991) 321-332
DOI: 10.1051/forest:19910307

Dépérissement forestier et perturbations minérales aux niveaux histologique et cellulaire dans les aiguilles de Picea abies L. Étude par microanalyse X

JP Garrec^a, E Laitat^b, I Richardin^a and C Rose<sup>a

a</sup>  INRA, Centre de recherches forestières de Nancy, Laboratoire d'étude de la pollution atmosphérique, 54280 Champenoux, France
^b  Faculté des sciences agronomiques de l'État, Département de biologie végétale, 5030 Gembloux, Belgique

Résumé - Des jaunisements foliaires liés à des carences minérales sont observés dans les arbres dépérissants. Pour comprendre les causes de ce phénomène et pour évaluer son impact physiologique, nous avons étudié dans des aiguilles vertes d'épicéas dépérissants, les concentrations en éléments minéraux aux niveaux histologique et cellulaire, grâce à l'utilisation d'une microsonde électronique. La microanalyse des différents éléments indique que globalement, dans les aiguilles, les effets des facteurs du dépérissement sont équivalents, sur la composition minérale, à un vieillissement accéléré de celles-ci. En effet on observe que ces facteurs, comme le vieillissement, entraînent en particulier une baisse de potassium et une augmentation de calcium et de manganèse dans les différents tissus. Cependant nous mettons en évidence, grâce à cette technique précise, que suivant les tissus le vieillissement ou les facteurs du dépérissement occasionnent des modifications ioniques différentes. Si les effets du vieillissement se manifestent surtout par des perturbations ioniques plus fortes au niveau des faisceaux libéro-ligneux, en revanche dans le cas de ce dépérissement, la baisse du potassium est particulièrement accentuée dans l'épiderme et les stomates. Parallèlement, nous détectons dans les complexes stomatiques une accumulation plus importante de calcium et de manganèse. Ces fortes variations ioniques, mises en évidence dans les tissus voisins de la surface des aiguilles d'épicéas dépérissants, suggèrent une participation non négligeable de paramètres atmosphériques (ozone, dépôts acides secs et humides) dans le phénomène du dépérissement. En particulier en perturbant le fonctionnement des stomates, ils pourraient être une des causes des déficits hydriques que plusieurs auteurs ont constaté dans les aiguilles.

Abstract - Forest decline and ionic disturbances at the histological and cellular levels in the needles of Picea abies. An X-ray microanalysis study. Foliar yellowing in relation to mineral deficiencies has been observed in declining Norway spruce. To determine the causes of this phenomenon and to assess its physiological impact, the element contents at the histological and cytological level in green needles from declining spruce were studied by electron micro-probe. The microanalysis of different elements shows that at the whole needle level the effects of decline on the mineral content resemble premature senescence. Decline as well as ageing lead to a decrease in potassium and an increase in calcium and manganese in the different tissues. This accurate technique indicates that at the cellular level, ageing or decline cause different ionic disturbances. Ageing mainly leads to high ionic disturbances at the vascular tissue level; however decline results in high decrease in potassium in the epidermis and stomata. At the same time a greater accumulation of calcium and manganese is observed in the stomatal complexes. The high ionic disturbances detected in the tissues situated near the surface of needles from declining spruce, provide good evidence that atmospheric parameters are involved (ozone, wet or dry acid deposition) in the forest decline phenomenon. In particular, by disturbing the stomatal movements these ionic modifications might be one of the causes involved in the decrease in water content observed by several authors in these needles.

Key words: Picea abies / forest decline / X-ray microanalysis / mineral content

Mots clés : Picea abies / dépérissement forestier / microanalyse X / élément minéral