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Ann. For. Sci.
Volume 59, Number 2, March 2002
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Page(s) | 141 - 154 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/forest:2002001 |
Ann. For. Sci. 59 (2002) 141-154
DOI: 10.1051/forest:2002001
A flexible radial increment taper equation derived from a process-based carbon partitioning model
Christine Deleuzea and François Houllierba Équipe ENGREF/INRA Dynamique des Systèmes Forestiers, ENGREF, 14 rue Girardet, 54042 Nancy Cedex, France
b UMR CIRAD-CNRS-INRA-Université Montpellier II Botanique et Bioinformatique de l'Architecture des Plantes (AMAP), CIRAD, TA40/PS2, Boulevard de la Lironde, 34398 Montpellier Cedex 5, France
(Received 29 November 2000; accepted 8 March 2001)
Abstract
Carbon allocation to the cambium along the stem is represented by a
reaction-diffusion model along a continuous sink. Vertical variations
of stem area increment along the stem are then theoretically connected
to partitioning coefficients between tree compartments, at different
spatial scales. This model is very sensitive to environmental growth
conditions, and demonstrates the importance of topology and geometry
in models of secondary tree growth. An analytical resolution is proposed
to describe the vertical profile of stem area increment between crown basis
and soil level. An empirical parametric equation is derived from this
theoretical model. The 3 parameters of this equation are related to the
internal and environmental conditions of the tree. These parameters can
be used as indicators in order to study the variability of stem taper.
This equation is separately fitted on data from two experiments, with different
silviculture and site quality, for Picea abies of different ages. Variation in
the parameters is discussed according to growth conditions. This equation is
further integrated in order to predict stem volume increment. Finally, some
simple characteristic heights are derived from this function as indicators of
functional crown basis. These heights are systematically calculated to predict
crown recession. They are finally compared to heights measured during field work.
Résumé
Une fonction d'accroissement ligneux le long de la tige, déduite d'un modèle à
base physiologique d'allocation du carbone.
La distribution du carbone le long
du tronc est décrite par un modèle de réaction-diffusion le long d'un puits
continu de carbone : le cambium. L'accroissement ligneux le long de la tige se
déduit donc d'un modèle d'allocation de carbone dans l'arbre, à une échelle fine.
Ce modèle permet de prendre en compte l'effet des variations environnementales
sur les profils de tige. Il montre le lien étroit entre topologie et physiologie
pour la croissance secondaire. Une solution analytique de ce modèle permet de
décrire l'accroissement ligneux en dessous de la base de houppier. À partir de
ce modèle théorique, nous proposons une fonction empirique pour décrire
l'accroissement ligneux tout le long de la tige. Cette fonction comporte
3 paramètres dont les variations peuvent être reliées aux conditions
environnementales. Cette fonction est ajustée à des données d'analyses
de tiges d'épicéas avec des âges, des sylvicultures et des fertilités
différents. Les paramètres sont discutés selon les conditions de croissance.
Une intégration de cette fonction permet un calcul analytique de la production
en volume. Enfin la fonction est dérivée pour obtenir des hauteurs
caractéristiques, indicatrices de la base du houppier fonctionnel.
Ces hauteurs sont calculées pour décrire rétrospectivement les remontées
du houppier et sont comparées aux mesures externes de houppier, l'année d'abattage.
Key words: allocation / cambium / carbon / functional crown height / reaction-diffusion
Mots clés : allocation / cambium / carbone / base de houppier fonctionnel / réaction-diffusion
Correspondence and reprints: Christine Deleuze Tel. (33) 3 80 36 36 20; Fax (33) 3 80 36 36 44;
e-mail: nordest@afocel.fr
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