Ann. For. Sci. 61 (2004) 577-588
DOI: 10.1051/forest:2004053

Biomass increment and carbon balance of ash (Fraxinus excelsior) trees in an experimental stand in northeastern France

Noël Le Goff^a, André Granier^b, Jean-Marc Ottorini^a and Marianne Peiffer<sup>b

a</sup>  LERFoB, UMR INRA/ENGREF, Équipe Croissance et Production, INRA Centre de Nancy, 54280 Champenoux, France
^b  EEF, UMR INRA/UHP, Équipe Bioclimatologie et Écophysiologie, INRA Centre de Nancy, 54280 Champenoux, France

(Received 22 July 2002; accepted 8 March 2004)

Abstract - In this study, we compared the annual biomass increment of ash trees to their annual carbon balance calculated from the end of the growing season in 1994 to the end of the next one in 1995. In 1995, three trees of variable competitive status and aged 25 were studied. Stem, branch and root biomass increments were derived from detailed measurements. Tree crowns were divided vertically into three layers. In each crown layer, the foliage biomass and area were determined, net CO₂ assimilation (A_n) and global radiation (R_g) were measured regularly throughout the growing season. Outside this period, R_g was estimated from global radiation measured above the canopy and from estimations of light transmittance. Net assimilation of trees (A_N) was obtained by scaling leaf A_n to the tree level, using relations established between A_n and R_g for each crown layer, the distribution of foliage area, and measured climatic data. Above- and below-ground tree respirations, not measured, were estimated. A_n was correlated to R_g and potential evapotranspiration. It decreased from the upper to the lower crown layers, but was independent of tree competitive status. Total estimated respiration of trees accounted for about 37% of gross assimilation. The proportion of carbon allocated to the stem was more than 45%. Net productivity of trees obtained from simulated annual carbon fluxes compared reasonably well with the biomass increment of trees.

Résumé - Accroissement en biomasse et bilan de carbone du frêne dans un peuplement expérimental du nord-est de la France. Cette étude avait pour but de comparer l'accroissement annuel en biomasse de frênes à leur bilan de carbone établi par estimation de la photosynthèse et de la respiration sur une année complète (depuis la fin de la saison de végétation 1994 à la fin de celle de 1995). En 1995, trois frênes de différents statuts concurrentiels âgés de 25 ans ont été étudiés. Les accroissements en biomasse de la tige, des branches et des racines ont été obtenus à partir de mesures détaillées. Les houppiers des arbres ont été divisés verticalement en trois strates. Pour chaque strate, les variables suivantes ont été mesurées: la biomasse et la surface foliaires, la photosynthèse et le rayonnement global (R_g) pendant la période de croissance. En dehors de cette période, le rayonnement global a été estimé à partir du rayonnement global hors couvert et de valeurs estimées de la transmittance pour chaque strate. L'assimilation nette des arbres (A_N) a été obtenue en extrapolant l'assimilation nette foliaire (A_n) à partir des relations établies entre A_n et R_g pour chaque strate du houppier, de la distribution du feuillage par strate et des données climatiques mesurées. La respiration des arbres, non mesurée, a été estimée. L'assimilation nette A_n est liée à R_g et à l'évapotranspiration potentielle et décroît du haut vers le bas du houppier ; elle est indépendante du statut concurrentiel des arbres. La respiration totale des arbres représente environ 37 % de leur assimilation brute annuelle. La proportion de carbone allouée à la tige représente en 1995 plus de 45 % du carbone total stocké par les arbres. Le bilan de carbone des arbres obtenu par estimation des flux de carbone est en assez bon accord avec leur accroissement en biomasse.

Key words: biomass partitioning / carbon assimilation / respiration / scaling / leaf area

Mots clés : répartition de la biomasse / assimilation carbonée / respiration / changement d'échelle / surface foliaire

Corresponding author: Noël Le Goff le_goff@nancy.inra.fr

© INRA, EDP Sciences 2004