Ann. For. Sci. 55 (1998) 173-190
DOI: 10.1051/forest:19980111

Retrieving leaf conductances from sap flows in a mixed Mediterranean woodland: a scaling exercise

José Teixeira Filho, Claire Damesin, Serge Rambal and Richard Joffre

CEFE CNRS (UPR9056), 34293 Montpellier cedex 5, France

Abstract - Xylem sap-flux densities were monitored continuously using Granier-type sensors on five Quercus ilex, four Arbutus unedo and one Quercus pubescens from June 1993 to October 1994. Half-hourly measurements of incoming solar radiation, air temperature and humidity, horizontal wind speed and precipitation were carried out at the top of a tower at a height of 12 m, about 2 m above the canopy. Leaf physiological measurements (stomatal conductance, water potential) on individual sunlit leaves from each of the three tree species were obtained on seven complete or partial diurnal time courses. For these three species, to estimate leaf stomatal conductance, we used the big-leaf approach of Penman-Monteith. We have divided the leaves into sunlit and shaded. The model sums the individual-leaf model for only the sunlit fraction to produce the whole-canopy predictions. Transpiration was deduced from sap flux through a transfer function taking into account stem water storage. Stomatal conductance for a given species was evaluated half-hourly from transpiration and microclimate data inverting the Penman-Monteith equation. An empirical model was identified that related stomatal aperture to simultaneous variations of microclimate and plant water potential for the 1993 period. The predicted leaf conductances were validated against porometer data and those of the 1994 period. The diurnal patterns of predicted and measured transpiration indicated that stomatal conductance was accurately predicted. The leaf conductance models were also compared with already published literature values from the same tree species. In spite of the simplifications inherent to the big-leaf representation of the canopy, the model is useful for predicting interactions between Mediterranean mixed woodland and environment and for interpreting H₂ O exchange measurements. (© Inra/Elsevier, Paris.)

Résumé - Estimation des conductances foliaires à partir des flux de sève dans une forêt mixte méditerranéenne : un exercice de changement d'échelle. La densité de flux de sève a été mesurée en continu à l'aide de capteur de type Granier sur cinq Quercus ilex, quatre Arburus unedo et un Quercus pubescens de juin 1993 à octobre 1994. Ces mesures ont été complétées par des mesures microclimatiques bihoraires de rayonnement global, de température et d'humidité de l'air, de vitesse du vent et de hauteur de précipitation. Ces mesures sont faites au sommet d'une tour de 12 m dominant le couvert forestier d'environ 2 m. Sept suivis journaliers complets ou partiels de conductance stomatique et de potentiel hydrique pour des feuilles exposées au soleil des trois espèces d'arbre ont été réalisés. Pour ces trois espèces, nous avons estimé la conductance stomatique à l'aide du modèle simple feuille de Penman-Monteith. Les feuilles sont subdivisées en feuilles de lumière et d'ombre. Seule les feuilles de lumière sont supposées contribuer à la transpiration totale. La transpiration est dérivée des mesures de flux de sève à l'aide d'une fonction de transfert qui tient compte du stockage de l'eau dans le tronc. La conductance stomatique est déduite de l'inversion du modèle de Penman-Monteith compte tenu de la transpiration et des conditions microclimatiques. Un modèle empirique multiplicatif de ces conductances a été ajusté sur les données acquises en 1993. Il les relie aux conditions microclimatiques et au potentiel hydrique foliaire. Ce modèle de conductance a été validé à l'aide des données acquises en 1994 et à des mesures de conductances réalisées au poromètre. Ce modèle a été comparé aux modèles de la littérature proposés pour ces espèces. En dépit des simplifications inhérentes à la représentation simple feuille du couvert, ce modèle est utile pour prédire les interactions entre les forêts mixtes méditerranéennes et leur environnement et pour interpréter les mesures de transpiration. (© Inra/Elsevier, Paris.)

Key words: mixed Mediterranean woodland / stomatal and canopy conductances / Penman-Monteith equation / sap flow / Quercus ilex / Quercus pubescens / Arbutus unedo

Mots clés : forêt mixte méditerranéenne / conductances stomatique et de couvert / équation de Penman-Monteith / flux de sève / Quercus ilex / Quercus pubescens / Arbutus unedo