DOI: 10.1051/forest:2001165

Ann. For. Sci. 58 (2001) 819-828

Growth performance of Populus exposed to "Free Air Carbon dioxide Enrichment" during the first growing season in the POPFACE experiment

Carlo Calfapietra^a, Birgit Gielen^b, Maurizio Sabatti^a, Paolo De Angelis^a, Giuseppe Scarascia-Mugnozza^a and Reinhart Ceulemans<sup>b

a</sup>  Università degli Studi della Tuscia, Department of Forest Environment and Resources (DISAFRI), Via S. Camillo de Lellis, 01100 Viterbo, Italy
^b  University of Antwerpen, UIA, Department of Biology, Universiteitsplein 1, 2610 Wilrijk, Belgium

(Received 2nd January 2001; accepted 6 July 2001)

Abstract
Stem diameter, total plant height and number of sylleptic branches of three poplar (Populus) genotypes were followed during the first growing season of a high density intensively cultured plantation (in Central Italy) both under ambient CO₂ (Control) and under elevated atmospheric CO₂ (550 ppm) using the FACE technique. The three poplar genotypes belonged to different species of Populus alba L., Populus nigra L. and Populus x euramericana Dode (Guinier). All three genotypes responded by an enhanced growth performance but the extent of their response to the FACE treatment was different. A stem volume index was calculated considering the stem composed by a truncated cone in the lower part and by a cone in the upper part. At the end of the first growing season, stem volume index was increased in the FACE treatment by 54% to 79% as compared to Control treatment, depending on the genotype. This increased stem volume index was caused by an increase of basal stem diameter rather than by an enhancement of plant height. Number of sylleptic branches was stimulated by more than 35% in the P. nigra genotype. The results confirm the optimal performance of this new POPFACE experiment and show the positive response of this fast-growing tree species to elevated CO₂ conditions at an ecosystem scale even if considering the genotypic differences.

Résumé
Performance de croissance de plants de Populus exposés à une atmosphère enrichie en dioxide de carbone durant la première saison de croissance dans l'expérimentation POPFACE. Le diamètre du tronc, la hauteur totale et le nombre des branches sylleptiques de trois génotypes de peuplier (Populus) ont été suivis durant la première saison de croissance d'une plantation de haute densité en culture intensive (en Italie Centrale), à la fois sous air ambiant (350 ppm, plantes témoins), et sous atmosphère enrichie en CO₂ (550 ppm) en utilisant la technique FACE. Les trois génotypes de peuplier utilisés font partie d'espèces différentes : Populus alba L., Populus nigra L. et Populus x euramericana Dode (Guinier). Les trois génotypes ont tous répondu au traitement FACE par une augmentation de la croissance, mais avec des intensité différentes. Un index de volume du tronc a été calculé en considérant le tronc comme étant composé d'un cône tronqué pour sa partie inférieure, et d'un cône pour la partie supérieure. À la fin de la saison de croissance, l'index de volume du tronc était supérieur de 54 % à 79 % , en fonction du génotype, pour le traitement FACE par rapport aux plants témoins. Cette augmentation de l'index de volume du tronc est principalement due à l'augmentation du diamètre basal des troncs, plus qu'à l'augmentation de la hauteur des plants. Le nombre des branches sylleptiques a été augmenté de plus de 35 % par le traitement FACE, pour le génotype Populus nigra. Ces résultats, tout en illustrant le bon fonctionnement du nouveau dispositif expérimental POPFACE, confirment, à l'échelle de l'écosystème, qu'une atmosphère enrichie en CO₂ a pour effet une augmentation de la croissance de ces espèces ligneuses à croissance rapide.

Key words: elevated CO₂ / FACE / short-rotation intensive culture / Populus / growth

Mots clés : CO₂ élevé / FACE / culture intensive de rotation courte / Populus / croissance

Correspondence and reprints: Giuseppe Scarascia-Mugnozza Fax. +39 0761 357389;
    e-mail: gscaras@unitus.it

© INRA, EDP Sciences 2001