Ann. For. Sci. 49 (1992) 83-90
DOI: 10.1051/forest:19920201

Changes in dry weight and nitrogen partitioning induced by elevated CO₂ depend on soil nutrient availability in sweet chestnut (Castanea sativa Mill)

A EI Kohen^a, H Rouhier^b and M Mousseau<sup>a

a</sup>  CNRS, URA 121, Laboratoire d'Écologie Végétale, Bâtiment 362, Université Paris-Sud, 91405 Orsay Cedex
^b  CEFE-CNRS, route de Mende, BP 5051, 34033 Montpellier Cedex, France

Abstract - The effect of 2 levels of atmospheric carbon dioxide (ambient, ie 350 ppm, and double, ie 700 ppm) and 2 contrasting levels of mineral nutrition on dry weight, nitrogen accumulation and partitioning were examined in 2-year-old chesnut seedlings (Castanea sativa Mill), grown in pots outdoors throughout the vegetative season. Fertilization had a pronounced effet on dry weight accumulation, tree height, leaf area, and plant nitrogen content. Carbon dioxide enrichment significantly increased total biomass by about 20%, both on fertilized and on unfertilized forest soil. However, the partitioning of biomass was very different: on the unfertilized soil, only the root biomass was increased, leading to an increase in the root: shoot ratio. Contrastingly, on fertilized soil only stem biomass and diameter but not height were increased. Carbon dioxide enrichment significantly reduced the nitrogen concentration in all organs, irrespective of the nutrient availability. However, the biomass increase made up for this reduction in such a way that the total nitrogen pool per tree remained unchanged.

Résumé - Les effets d'un enrichissement en CO₂ sur la répartition de la matière sèche et de l'azote chez le châtaignier (Castanea sativa Mill) dépendent de la fertilité du sol. On a étudié l'effet d'un doublement de la concentration en CO₂ de l'atmosphère (soit 350 vpm, teneur actuelle et 700 vpm) sur la répartition de la biomasse et du contenu en azote chez de jeunes plants de châtaigniers (Castanea sativa Mill). Les arbres, âgés de 2 ans, sont cultivés en pots à l'extérieur pendant toute une saison de végétation sous des tunnels ou miniserres recouvertes de propafilm et ventilées en permanence. Le doublement du CO₂ ambiant est obtenu par addition constante de CO₂ pur d'origine industrielle. Ces jeunes châtaigniers sont cultivés sous nutrition minérale contrastée (sol forestier auquel est ajouté ou non de l'engrais NPK en granulés). Une fertilisation du sol forestier d'origine augmente nettement la biomasse, la hauteur et la surface foliaire totale des arbres, ainsi que leur contenu en azote. L'augmentation de la biomasse due au doublement du CO₂ (de l'ordre de 20%) est la même quelle que soit la fertilité du sol. Par contre, la répartition de la matière sèche est très différente sur sol fertilisé ou non fertilisé. Sur sol pauvre, l'augmentation de biomasse est uniquement localisée dans les racines, d'où une augmentation du rapport parties souterraines/parties aériennes. Au contraire, sur sol fertilisé, l'augmentation de biomasse concerne uniquement la partie aérienne, dont la tige grossit en diamètre et non pas en hauteur. L'enrichissement en CO₂ réduit de manière significative la concentration en azote de tous les organes, quel que soit le degré de disponibilité en azote du sol. Cependant, l'augmentation de biomasse des organes compense cette réduction de telle manière que le pool d'azote par arbre reste constant.

Key words: elevated CO₂ / dry weight partitioning / nitrogen partitioning / Castanea sativa Mill

Mots clés : enrichissement en CO ₂ / répartition de la matière sèche / distribution de l'azote / Castanea sativa Mill