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Ann. For. Sci.
Volume 59, Number 7, November 2002
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Page(s) | 723 - 752 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/forest:2002060 |
DOI: 10.1051/forest:2002060
Hydraulic architecture of trees: main concepts and results
Pierre Cruiziat, Hervé Cochard and Thierry AméglioU.M.R. PIAF, INRA, Université Blaise Pascal, Site de Crouelle, 234 av. du Brezet, 63039 Clermont-Ferrand Cedex 2, France
(Received 10 March 2001; accepted 13 February 2002)
Abstract
Since about twenty years, hydraulic architecture (h.a.) is, doubtless, the major
trend in the domain of plants (and especially trees) water relations. This review encompasses
the main concepts and results concerning the hydraulic of architecture of trees. After a
short paragraph about the definition of the h.a., the qualitative and quantitative
characteristics of the h.a. are presented. This is an occasion to discuss the pipe model from
the h.a. point of view. The second part starts with the central concept of embolism and give
a review of important experimental results and questions concerning summer and winter
embolism. The last part deals with the coupling between hydraulic and stomatal conductances.
It discusses the theoretical and experimental relationships between transpiration and leaf
water potential during a progressive soil drought, the increase of soil-root resistance and
its consequences in term of xylem vulnerability, the factors controlling the daily maximum
transpiration and how stomates can prevent "run away embolism". In conclusion different kinds
of unsolved questions of h.a., which can be a matter of future investigations, are presented
in addition with a classification of trees behaviour under drought conditions. To end, an
appendix recalls the notions of water potential, pressure and tension.
Résumé
Architecture hydraulique des arbres : concepts principaux et résultats. Sans aucun
doute, depuis une vingtaine d'années, l'architecture hydraulique (a.h.) est devenue une
approche majeure dans le domaine des relations plantes-eau (et particulièrement pour les
arbres). Cette revue présente les principaux concepts et résultats concernant l'a.h.
Après un bref paragraphe sur la définition de l'a.h., les caractéristiques
qualitatives et quantitatives définissant l'a.h. sont passées en revue. À cette occasion
le " pipe model " est discuté du point de vue de l'a.h. La seconde partie commence avec
le concept central d'embolie et continue avec une présentation des principaux
résultats et questions touchant l'embolie estivale et l'embolie hivernale. La
dernière partie analyse le " couplage " entre les conductances hydraulique et
stomatique. Il y est discuté des relations théoriques et expérimentales entre la
transpiration et le potentiel hydrique foliaire durant la mise en place d'une sécheresse
progressive du sol, de l'augmentation de la résistance sol-racines et de ses
conséquences en terme de vulnérabilité du xylème, des facteurs contrôlant la
transpiration maximale journalière et de quelle manière les stomates peuvent
prévenir l'emballement de l'embolie. La conclusion fait éétat de différentes
questions non résolues, qui pourraient faire l'objet de recherches futures et esquisse
une classification du comportement des arbres vis-à-vis de la sécheresse. Pour finir, un
appendice rappelle les notions de potentiel hydrique, de pression et de tension.
Key words: hydraulic architecture / cohesion-tension theory / summer embolism / winter embolism / drought resistance
Mots clés : architecture hydraulique / théorie de la cohésion-tension / embolie estivale / embolie hivernale / résistance à la sécheresse
Correspondence and reprints: Pierre Cruiziat Tel.: +33 04 73 62 43 66; fax: +33 04 73 62 44 54; cruiziat@clermont.inra.fr
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