Ann. For. Sci. 53 (1996) 547-560
DOI: 10.1051/forest:19960234

Optimization of carbon gain in canopies of Mediterranean evergreen oaks

S Rambal^a, C Damesin^a, R Joffre^a, M Méthy^a and D Lo Seen<sup>b

a</sup>  Centre d'écologie fonctionnelle et évolutive, CNRS, BP 5051, 34033 Montpellier cedex, France
^b  Jet Propulsion Laboratory, NASA, Pasadena, CA 91109-8099, USA

Abstract - The main goal of this study was to analyze the depth-distribution of leaf mass per area (LMA) measured in ten canopies of Mediterranean evergreen oaks, five canopies of Quercus coccifera and five canopies of Q ilex, across soil water availability gradients in southern France, Spain and Portugal. There was a significant site effect on LMA with values being lower in mesic sites compared to those on xeric sites. In all canopies, LMA decreased by up to 50% from the top to the bottom. The relationships between cumulative leaf area index and LMA could be represented by an exponential function. For two canopies of Q ilex growing in contrasting environments, we analyzed the interrelationships among LMA, mass-based nitrogen, mass-based metabolic versus structural (total fiber) content, photosynthetic electron transport and carbon isotope composition. There was no difference in mass-based nitrogen or fiber content among upper and lower canopy positions in both locations. The maximum quantum yield of linear electron flow can be considered to be constant within the canopy. The area-based maximal electron transport rate and the carbon isotope composition were significantly linearly related to the LMA. Finally, we tested whether the observed depth-distribution follows the pattern suggested by some optimization theories.

Résumé - Optimisation du gain de carbone par les canopées de chênes méditerranéens à feuillage persistant. Le principal objectif de cette étude est d'analyser la distribution verticale de la masse surfacique foliaire (LMA) dans dix formations à chênes méditerranéens à feuillage persistant au sein de gradients de disponibilité en eau dans le sud de la France, en Espagne et au Portugal : cinq formations à Quercus coccifera et cinq à Q ilex. Le LMA varie significativement entre les sites. Les valeurs de LMA les plus faibles sont atteintes dans les sites les plus mésiques pour les deux espèces. Dans toutes les formations, le LMA décroît de plus de 50 % du sommet du couvert à sa base. Les relations entre l'indice foliaire cumulé et le LMA peuvent être décrites par des fonctions exponentielles. Pour deux formations à chênes verts poussant dans des environnements contrastés, nous avons analysé les interrelations entre le LMA, la teneur en azote et en fibre par unité de masse foliaire, le transport d'électrons photosynthétiques et la composition isotopique du carbone. Il n'y a pas de différence significative dans les teneurs en azote ou en fibres au sein du couvert. Le rendement quantique maximum du transfert linéaire d'électrons peut être considéré constant dans le couvert. Le transport maximal d'électrons par unité d'aire foliaire et la composition isotopique du carbone sont significativement linéairement reliés au LMA. Finalement, nous comparons les distributions verticales observées avec les patrons suggérés par les théories d'optimisation.

Key words: Mediterranean evergreen canopy / leaf mass per area / photosynthesis-related leaf property / Quercus ilex / Quercus coccifera

Mots clés : canopées de chênes méditerranéens / masse surfacique foliaire / propriétés photosynthétiques des feuilles / Quercus ilex / Quercus coccifera