Ann. For. Sci. 62 (2005) 1-8
DOI: 10.1051/forest:2004088

Differential effects of N, P and K on photosynthesis and partitioning of N in Pinus pinaster needles

Charles R. Warren^{a, b}, John F. McGrath^c and Mark A. Adams<sup>a, b

a</sup>  Department of Botany, University of Western Australia, Crawley WA 6009, Australia
^b  Forest Science Centre, The University of Melbourne/Natural Resources and Environment, Water St, Creswick VIC 3363, Australia
^c  Department of Conservation and Land Management, 17 Dick Perry Avenue, Kensington WA 6152, Australia

(Received 10 June 2003; accepted 3 October 2003)

Abstract - We investigated the response of one-year-old Pinus pinaster Ait. growing on a sandy, nutrient-poor soil to the factorial addition of N, P and K. We tested two hypotheses: (1) fertiliser application increases rates of light-saturated photosynthesis (A_max) and leaf-level water-use efficiency (WUE, as indicated by carbon isotope composition), and (2) greater concentrations of N and Rubisco explain fertiliser-promoted increases in A_max and WUE. Two years after fertiliser application, the height of P. pinaster was significantly greater in plots to which P was added (127 ± 7 cm; mean ± SE of three replicate plots) compared to those without added P (70 ± 10 cm), but was unaffected by addition of N or K. The fraction of N present as Rubisco varied between 4 and 18% and was unrelated to N concentrations, but positively related to P and K concentrations. A_max and ¹³C did not vary significantly among treatments and were unrelated to concentrations of Rubisco, N, P or K. We conclude that fertiliser application two years previously has little effect on current A_max and ¹³C of P. pinaster, and thus the previously reported effects of fertiliser on gas exchange are likely ephemeral.

Résumé - Effets différentiels de N, P et K sur la photosynthèse et le fractionnement de N dans les aiguilles de Pinus pinaster. La réponse de plant de Pinus pinaster Ait., poussant sur un sol sableux et pauvre, a été étudiée en fonction de l'addition de N, P et K. Deux hypothèses ont été testées : (1) la fertilisation accroît le taux de saturation lumineuse de la photosynthèse (A_max) et le niveau d'efficience de l'eau (WUE, évalué par la composition isotropique du carbone), (2) une plus grande concentration de N et de rubisco explique que la fertilisation accroît A_max et WUE. Deux années après l'application de la fertilisation, la hauteur de P. pinaster était significativement plus grande dans les placeaux où P avait été ajouté (127 ± 7 cm, moyenne ± SE de 3 répétitions), comparativement à ceux sans addition de P (70 ± 10 cm) mais n'était pas affectée par l'addition de N et K. La fraction de N présente sous la forme de rubisco variait entre 4 et 18 % et n'était pas expliquée par les concentrations en N, mais était positivement expliqué par les concentrations en P et K. A_max et ¹³ ne variaient pas significativement avec le traitement et n'était pas reliés aux concentrations en rubisco, N, P ou K. On conclue que l'application d'un fertilisant deux ans auparavant a peu d'effet sur les valeurs actuelles de A_max et ¹³C de P. pinaster et alors les effets rapportés auparavant des fertilisants sur les échanges gazeux sont probablement éphémères.

Key words: nitrogen / phosphorus / potassium / photosynthesis / rubisco

Mots clés : azote / phosphore / potassium / photosynthèse / rubisco

Corresponding author: Charles R. Warren crwarren@unimelb.edu.au

© INRA, EDP Sciences 2005