Ann. For. Sci. 63 (2006) 1-8
DOI: 10.1051/forest:2005092

Yellow-cedar and western redcedar ecophysiological response to fall, winter and early spring temperature conditions

Steven C. Grossnickle^a and John H. Russell<sup>b

a</sup>  CellFor Inc., PO Box 133, Brentwood Bay, B.C., Canada V8M 1R3
^b  British Columbia Ministry of Forests, Cowichan Lake Research Station, Box 335, Mesachie Lake, B.C., Canada, V0R 2N0

(Received 17 January 2005; accepted 23 September 2005; published online 28 January 2006)

Abstract - Western redcedar (Thuja plicata Donn) and yellow-cedar (Chamaecyparis nootkatensis (D. Don) Spach) populations originating from an elevation zone where these two species naturally coexist were monitored to define their performance patterns in response to seasonal temperature conditions within the fall, winter and early spring field conditions of the Pacific Northwest coastal forest region. Western redcedar and yellow-cedar populations were measured for changes in growth rhythms, photosynthetic patterns and freezing tolerance. Net photosynthesis (Pn) for both species was directly related to minimum air temperature that occurred during the prior evening, though no population differences were detected within each species. Photosynthesis was greater in western redcedar, than yellow-cedar when minimum air temperature was above freezing. Freezing temperatures from ~0 to -5 °C caused a greater reduction in photosynthesis for western redcedar, though not a complete cessation of photosynthetic capability in either species. Freezing tolerance increased at a moderate rate in the fall as mean air temperature declined for both species when their shoot systems were still active, with freezing tolerance increasing at a rapid rate when shoot systems showed no mitotic activity. No shoot growth or mitotic activity was detected in shoot tips of both western redcedar and yellow-cedar when mean air temperature decreased to 4 °C for the previous week. No population differences, within each species, were detected in the development of fall freezing tolerance. Yellow-cedar obtained a slightly greater level of freezing tolerance when fall temperatures were < 4 °C. Both species had a loss of freezing tolerance as mean air temperature increased in late winter. Shoot growth resumed in both species in late winter when mean air temperature increased to 6 to 6.5 °C. The resumption of shoot growth resulted in a faster loss of freezing tolerance for western redcedar compared to yellow-cedar.

Résumé - Réponses écophysiologiques de Thuja plicata Donn et de Chamaecyparis nootkatensis (D. Don) Spach aux conditions thermiques automnales, hivernales et printanières. Des populations de Thuja plicata Donn et de Chamaecyparis nootkatensis (D. Don) Spach provenant d'une zone d'altitude où ces deux espèces coexistent ont été suivies pour définir leurs types de performances en réponse aux conditions thermiques saisonnières de l'automne, de l'hiver et du début du printemps dans la région forestière côtière du Nord Ouest Pacifique. Les populations de Thuja plicata et de Chamaecyparis nootkatensis ont été mesurées pour étudier les variations dans les rythmes de croissance, les types d'activité photosynthétique et la tolérance au gel. Pour les deux espèces, la photosynthèse nette (Pn) était directement liée au minimum de température du soir précédent, bien que des différences n'aient pas été mises en évidence entre populations dans chacune des espèces. La photosynthèse était plus élevée chez Thuja plicata que chez Chamaecyparis nootkatensis lorsque la température minimum était au-dessus de zéro degré. Les températures glaciales de -0 à -5 °C induisent la réduction la plus importante de la photosynthèse chez Thuja plicata, quoiqu'il n'y ait pas un complet arrêt de la capacité photosynthétique chez l'une ou l'autre des espèces. Pour les deux espèces, la tolérance au gel s'accroît en automne : modérément avec l'abaissement de la température moyenne de l'air quand leurs systèmes de pousse étaient encore actifs, rapidement lorsque leurs systèmes de pousses ne présentent plus d'activité mitotique. Aucune croissance des pousses ou activité mitotique n'a été notée chez Thuja plicata et Chamaecyparis nootkatensis lorsque la température moyenne de l'air baisse de 4 °C pendant le jour précédent. Aucune différence n'a été mise en évidence entre populations pour chacune des espèces, pour ce qui concerne le développement de la tolérance au gel. Thuja plicata a présenté un niveau de tolérance au gel légèrement plus grand quand en automne, les températures étaient < 4 °C. Les deux espèces avaient une perte de tolérance au gel avec l'accroissement de la température de l'air en fin d'hiver. La croissance des pousses a repris en fin d'hiver lorsque la température moyenne augmentait jusqu'à 6 à 6,5 °C. La reprise de la croissance des pousses a été le résultat d'une perte plus rapide de la tolérance au gel chez Thuja plicata par comparaison avec Chamaecyparis nootkatensis.

Key words: Thuja plicata / Chamaecyparis nootkatensis / ecophysiological response / temperature

Mots clés : Thuja plicata / Chamaecyparis nootkatensis / réponse écophysiologique / température

Corresponding author: Steven C. Grossnickle sgrossnickle@shaw.ca

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