Ann. For. Sci. 55 (1998) 103-123
DOI: 10.1051/forest:19980107

Temporal and spatial variation in transpiration of Norway spruce stands within a forested catchment of the Fichtelgebirge, Germany

Martina Alsheimer, Barbara Köstner, Eva Falge and John D. Tenhunen

Department of Plant Ecology , Bayreuth Institute for Terrestrial Ecosystem Research, University of Bayreuth, 95440 Bayreuth, Germany

Abstract - Tree transpiration was observed with sapflow methods in six Norway spruce (Picea abies) stands located in the Lehstenbach catchment, Fichtelgebirge, Germany, differing in age (40 years up to 140 years), structure, exposition and soil characteristics. The seasonal pattern in tree canopy transpiration, with the highest transpiration rates in July, was very similar among the stands. However, young dense stands had higher transpiration compared to older less dense stands. Because of forest management practices, stand density decreases with increasing stand age and provides the best predictor of canopy water use. Measured xylem sapflux density did not differ significantly among stands, e.g. vary in correlation with stand density. Thus, differences in canopy transpiration were related to differences in cumulative sapwood area, which decreases with age and at lower tree density. While both total sapwood area and individual tree sapwood area decrease in older less dense stands, leaf area index of the stands remains high. Thus, transpiration or physiological activity of the average individual needle must decrease. Simulations with a three-dimensional stand model suggest that stand structural changes influence light climate and reduce the activity of the average needle in the stands. Nevertheless, age and nutrition must be considered with respect to additional direct effects on canopy transpiration. (© Inra/Elsevier, Paris.)

Résumé - Variations spatiotemporelles de la transpiration de peuplements d'épicéas dans un bassin-versant du Fichtelgebirge (Allemagne). La transpiration des arbres a été évaluée au moyen de méthodes de mesure du flux de sève dans six peuplements d'épicéas (Picea abies), situés dans le bassin-versant du Lehstenbach, Fichtelgebirge (Allemagne), qui différaient en âge (40 à 140 ans), structure, exposition, et en caractéristiques de sol. L'allure des variations saisonnières de la transpiration des arbres, avec notamment un maximum en juillet, était très similaire entre ces peuplements. Néanmoins, les jeunes peuplements denses ont montré une plus forte transpiration que les peuplements âgés et moins denses. La densité du peuplement s'est avérée être la meilleure variable explicative de la transpiration, car les pratiques sylvicoles réduisent la densité des peuplements en fonction de l'âge. La densité de flux de sève n'a pas montré de différences significatives entre les peuplements. Ainsi, les différences de transpiration étaient seulement dues aux différences de surface de bois d'aubier, qui diminue avec l'âge et la densité. Alors que la surface de bois d'aubier à l'échelle du peuplement comme à celle de l'arbre diminuaient dans les peuplements âgés et peu denses, l'indice foliaire de tous les peuplements étudiés restait élevé. Ainsi, il est probable que la transpiration ou l'activité physiologique des aiguilles diminuent avec l'âge des arbres. Des simulations réalisées au moyen d'un modèle de couvert 3D suggèrent que les modifications de structure des peuplements influencent le microclimat lumineux et réduisent l'activité foliaire. Malgré tout, l'âge et la nutrition doivent être pris en compte dans leurs effets sur la transpiration des arbres. (© Inra/Elsevier, Paris.)

Key words: transpiration / canopy conductance / sapwood area / stand age / stand density / Picea abies

Mots clés : transpiration / conductance du couvert / surface de bois d'aubier / âge / densité / Picea abies