Stomatal response of Quercus pyrenaica Willd to environmental factors in two sites differing in their annual rainfall (Sierra de Gata, Spain)

Abstract - Quercus pyrenaica natural forests located in the Sierra de Gata (Salamanca Province, Spain) were studied. Two permanent sampling sites were selected at the two extremes of a rainfall gradient in this area. Diurnal courses of transpiration rate, stomatal conductance and leaf water potential were determined approximately every 2-3 weeks in 1991 and 1992 during the active leaf period at different levels in the tree canopy. Current variations in photosynthetically active radiation (PAR) incident to the leaf surface, air and leaf temperature, vapour pressure deficit (VPD) and soil moisture were also measured. Boundary-line response curves between leaf conductance and four variables were studied to determine the general stomatal response patterns. Leaf conductance increased rapidly at first, with small increases in PAR. Above 50 μmol m ^-2 s^-1, no additional increases in conductance were observed. The optimum temperature ranged between 18 and 22 °C. Conductance remained constant at low and moderate VPD values and strongly decreased after a given threshold value (2.4 KPa). The response was sharper at the humid site. Beyond a threshold leaf water potential level (-2 MPa), stomatal conductance decreased rapidly as water potential continued to decline.

Résumé - Réponse stomatique de Quercus pyrenaica Willd aux facteurs de l'environnement dans deux forêts différant par la pluviosité annuelle (Sierra de Gata, Espagne). Cette étude a été menée dans des forêts naturelles de Quercus pyrenaica Willd situées dans la Sierra de Gata (province de Salamanque, Espagne). Deux parcelles permanentes correspondant aux deux extrêmes d'un gradient pluviométrique ont été sélectionnées dans cette région. Durant les années 1991 et 1992, l'évolution journalière de la transpiration foliaire, de la conductance stomatique et du potentiel hydrique foliaire a été déterminée à différents niveaux de l'arbre lors de la phénophase feuillée ; les variations de rayonnement photosynthétiquement actif (PAR) incident sur la surface de la feuille, de la température de l'air et de la feuille, du déficit de pression de vapeur (VPD) et l'humidité du sol à différentes profondeurs ont été mesurées. Afin de déterminer le modèle global de réponse stomatique, on a analysé les réponses individuelles de la conductance stomatique par rapport à quatre variables. La conductance stomatique croît rapidement avec le PAR aux faibles valeurs d'éclairement. À partir de 50 μmol m^-2 s^-1 on n'observe plus d'augmentation de cette conductance stomatique. La température optimale varie entre 18 et 22 °C. La conductance stomatique reste constante avec des valeurs faibles et modérées de VPD et décroît brusquement à partir d'une valeur seuil (2,4 KPa). La réponse est plus prononcée dans la parcelle la plus humide. En ce qui concerne le potentiel hydrique, il se produit une rapide diminution de la conductance à partir d'une valeur seuil (-2 MPa). À partir des fonctions partielles extraites des réponses individuelles à chaque facteur, on a élaboré un modèle empirique du fonctionnement stomatique suivant la formulation décrite dans la bibliographie. Pour la validation du modèle, une corrélation linéaire a été établie entre conductances mesurées et calculées à l'aide du modèle. Cependant, une analyse plus en détail montre que le modèle ne restitue pas tout à fait correctement les variations de conductance stomatique mesurées.