Ann. For. Sci. 62 (2005) 51-60
DOI: 10.1051/forest:2004092

Plasticity in growth, biomass allocation and root morphology in beech seedlings as induced by irradiance and herbaceous competition

Thomas Curt^{a, b}, Lluis Coll^a, Bernard Prévosto^a, Philippe Balandier^a and Georges Kunstler<sup>a

a</sup>  Cemagref, Applied Ecology of Woodlands, BP 50085, 63172 Aubière, France
^b  Cemagref - UR Agriculture et Forêt Méditerranéennes, 3275 route Cézanne, BP 31 le Tholonet, 13612 Aix-en-Provence Cedex 1, France

(Received 16 October 2003; accepted 31 August 2004)

Abstract - Biomass increment, biomass allocation and fine-root morphology were compared on four-year old Fagus sylvatica seedlings growing under low (11% relative irradiance), medium (14-19%) or high (46%) irradiance under natural Pinus sylvestris canopies, and under full light in a weeded meadow in the French Massif Central. Significant differences in biomass increment were found among plots in relation to light regime and interspecific competition. Light regime had little effect on shoot-to-root ratio and biomass allocation, but had a clear impact on above- and belowground morphological variables. Beech seedlings displayed a lower specific root length (SRL) and a higher specific leaf area (SLA) under shade, thus indicating morphological adjustment to shade. Similarly, competition from herbaceous vegetation had a negligible effect on seedling growth and biomass allocation, but significant impact on fine-root morphology. Low SLA and high SRL values at high irradiance coincided with high growth increments.

Résumé - Plasticité de la croissance de l'allocation de biomasse et de la morphologie racinaire chez les semis de hêtre provoquée par l'éclairement et la compétition herbacée. L'accroissement de biomasse, les patrons d'allocation de biomasse et la morphologie des racines fines ont été comparés sur des plants de hêtre (Fagus sylvatica L.) de quatre ans installés sous un boisement naturel de pin sylvestre à faible, moyen et fort éclairement (11 %, 14-19 % et 46 % d'irradiance relative), et en pleine lumière dans une prairie désherbée du Massif Central français. Les plants ont montré des différences significatives d'accroissement en biomasse selon l'éclairement relatif et l'intensité de la compétition avec le pin et les herbacées. L'éclairement a peu affecté le ratio biomasse aérienne / biomasse racinaire et l'allocation de biomasse au sein des différents compartiments, mais a eu un impact clair sur la morphologie foliaire et racinaire des plants. Les hêtres subissant un fort ombrage présentaient des racines fines peu ramifiées (faible longueur spécifique racinaire, SRL) et des feuilles peu épaisses (forte surface spécifique foliaire, SLA), ce qui suggère une faible capacité d'accès aux ressources du sol et un ajustement à une faible énergie lumineuse. De même, la végétation herbacée a eu un faible impact sur la croissance des hêtres et l'allocation de biomasse, mais a affecté significativement la morphologie de leur racines fines. Au total, des valeurs de SLA faibles et de SRL fortes à fort éclairement correspondent à de forts taux d'accroissement en biomasse.

Key words: biomass allocation / European beech (Fagus sylvatica L.) / fine-root architecture / interspecific competition / irradiance

Mots clés : allocation de biomasse / hêtre (Fagus sylvatica L.) / morphologie des racines fines / compétition interspécifique / éclairement sous forêt

Corresponding author: Thomas Curt thomas.curt@cemagref.fr

© INRA, EDP Sciences 2005