Ann. For. Sci. 63 (2006) 425-430
DOI: 10.1051/forest:2006022

Morphological and functional variability in the root system of Quercus ilex L. subject to confinement: consequences for afforestation

Jesús Pemán^a, Jordi Voltas^a and Eustaquio Gil-Pelegrin<sup>b

a</sup>  Departament de Producció Vegetal i Ciència Forestal, Universitat de Lleida, Av. Alcalde Rovira Roure 191, 25198, Lleida, Spain
^b  Unit of Forests Resources, CITA de Aragón, Avda. Montañana 930, 50059, Zaragoza, Spain

(Received 21 June 2005; accepted 3 October 2005; published online 17 May 2006)

Abstract - We examined root morphological and functional differences caused by restrictions imposed to vertical growth in the root system of holm oak (Quercus ilex L.) seedlings to assess the consequences of using nursery containers in the development of a confined root system for this species. Thus, root morphological, topological and functional parameters, including hydraulic conductance per leaf unit surface area (K , were investigated in one-year seedlings cultivated in three PVC tubes differing in length (20, 60 and 100 cm). Longer tubes showed greater projected root area, root volume, total and fine root lengths, specific root length (SRL) and K values than did shorter tubes. On the other hand, the length of coarse roots (diameter > 4.5 mm) and the average root diameter were greater in shorter tubes. The strong positive correlation found between K and SRL (r=+0.69; P<0.001) indicated that root thickness was inversely related to water flow through the root system. We concluded that root systems developed in longer tubes are more efficient for plant water uptake and, therefore, changes in root pattern produced in standard forest containers (i.e. about 20 cm length) may in fact prevent a proper establishment of the holm oak in the field, particularly in xeric environments.

Résumé - Variabilité morphologique et fontionnelle du système racinaire de Quercus ilex L. soumis au confinement : conséquences pour les reboisements. Nous avons examiné les différences morphologiques et fonctionnelles qui ont été induites par des restrictions imposées au développement vertical des racines de plantules de chêne (Quercus ilex L.). Les paramètres morphologiques, topologiques et fonctionnels du système racinaire, et aussi la conductivité hydraulique par unité de surface foliaire (K , ont été recherchés sur des plantules d'une année cultivées dans des tubes de PVC de différentes longueurs (20, 60 et 100 cm). Les tubes les plus longs présentent des surfaces projetées de racines, des volumes racinaires, des longueurs de racines fines et totales, des longueurs spécifiques SRL et des K supérieurs à ceux des tubes courts. Inversement, dans les tubes courts se trouvent des racines de plus fortes sections avec les longueurs les plus grandes de grosses racines (diamètre > 4,5 mm). La forte corrélation positive trouvée entre K et SRL (r=+0,69; P<0,001) a indiqué que la grosseur de la racine est inversement proportionnelle au flux d'eau transporté. On conclut que les systèmes racinaires développés dans des tubes plus longs sont plus efficaces dans l'extraction de l'eau et, par conséquence, les modifications dans le modèle du développement des racines qui ont été produites dans les conteneurs standards (e.g. environ 20 cm de longueur) pouvaient empêcher l'établissement approprié du chêne in situ, surtout dans des environnements à fortes contraintes hydriques.

Key words: Quercus ilex L. / root hydraulic conductance / root morphology / afforestation

Mots clés : Quercus ilex L. / conductance hydraulique racinaire / morphologie racinaire / reboisements

Corresponding author: egilp@aragon.es

© INRA, EDP Sciences 2006