Ann. For. Sci. 59 (2002) 409-418
DOI: 10.1051/forest:2002015

Xylem hydraulic efficiency versus vulnerability in seedlings of four contrasting Mediterranean tree species (Cedrus atlantica, Cupressus sempervirens, Pinus halepensis and Pinus nigra)

Fabienne Froux^{a, b}, Roland Huc^a, Michel Ducrey^a and Erwin Dreyer<sup>b

a</sup>  INRA, Unité de Recherches Forestières Méditerranéennes, Avenue A. Vivaldi, 84000, Avignon, France
^b  UMR INRA-UHP, "Écologie et Écophysiologie Forestières", 54280, Champenoux, France

(Received 5 November 2001; accepted 11 February 2002)

Abstract
We studied the xylem hydraulic traits and anatomy of four diverse Mediterranean conifers to determine how these species protect themselves against catastrophic xylem failure. Cedrus atlantica, Cupressus sempervirens, Pinus nigra and P. halepensis seedlings were grown for two years in pots in a greenhouse under well-watered conditions. Measurements were conducted in April and September. The vulnerability to cavitation was lower in April in the two pines and cedar whereas the conductivity was lower in the two pines and cypress. There were also large species differences in vulnerability to cavitation in September: loss of 50% conductivity occurred at -2.8 MPa in P. nigra, -3.8 MPa in C. atlantica, -4.8 MPa in C. sempervirens and -4.9 MPa in P. halepensis . Leaf specific hydraulic conductivity was much higher in Cupressus sempervirens and P. nigra than in Cedrus atlantica and P. halepensis. No trade-off between xylem safety (low vulnerability) and efficiency (high hydraulic conductivity) was found among the four species. Specific conductivity was directly related to "hydraulic mean" tracheid lumen diameter, while xylem vulnerability appeared to be independent of tracheid size.

Résumé
Efficience hydraulique et vulnérabilité de plantules de quatre espèces de conifères méditerranéens (Cedrus atlantica, Cupressus sempervirens, Pinus halepensis et Pinus nigra ). Nous avons étudié les caractéristiques hydrauliques et l'anatomie du xylème de quatre espèces de conifères méditerranéens afin de déterminer comment ces espèces se protègent contre un dysfonctionnement catastrophique du xylème. Des plants de Cedrus atlantica , Cupressus sempervirens, Pinus halepensis et P. nigra ont été cultivés en serre pendant deux ans en conditions d'alimentation en eau non limitante. Les mesures ont été effectuées en avril et septembre. La vulnérabilité à la cavitation a été plus faible en avril chez les deux pins et le cèdre tandis que la conductivité hydraulique a été plus faible chez les deux pins et le cyprès. D'importantes différences de vulnérabilité à la cavitation ont également été observées entre les espèces en septembre : la perte de 50 % de conductivité est intervenue à -2,8 MPa chez P. nigra, -3,8 MPa chez C. atlantica, -4,8 MPa chez C. sempervirens et -4,9 MPa chez P. halepensis. La conductivité spécifique foliaire a été plus élevée chez C. sempervirens et P. nigra que chez C. atlantica et P. halepensis. Aucun compromis n'a été mis en évidence entre la protection du système conducteur (faible vulnérabilité à la cavitation) et l'efficacité de la circulation de la sève (forte conductivité hydraulique) entre les 4 espèces. La conductivité hydraulique spécifique est positivement corrélée avec le diamètre " hydraulique moyen " des lumières des trachéides alors que la vulnérabilité du xylème semble être indépendante de la taille des trachéides.

Key words: xylem embolism / hydraulic conductivity / xylem anatomy / Mediterranean conifers

Mots clés : embolie / conductivité hydraulique / anatomie du xylème / conifères méditerranéens

Correspondence and reprints: Roland Huc Tel.: +33 4 90 13 59 50; fax: +33 4 90 13 59 59; Huc@avi-forets.avignon.inra.fr

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