Leaf water status and stem xylem flux in relation to soil drought in five temperate broad-leaved tree species with contrasting water use strategies

Paul Köcher; Tobias Gebauer; Viviana Horna; Christoph Leuschner

doi:doi:10.1051/forest/2008076

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Volume 66 / No 1 (January-February 2009)

Ann. For. Sci., 66 1 (2009) 101

Abstract

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Issue		Ann. For. Sci. Volume 66, Number 1, January-February 2009


Article Number		101
Number of page(s)		11
DOI		https://doi.org/10.1051/forest/2008076
Published online		31 January 2009

Ann. For. Sci. 66 (2009) 101
DOI: 10.1051/forest/2008076

Leaf water status and stem xylem flux in relation to soil drought in five temperate broad-leaved tree species with contrasting water use strategies

Paul Köcher, Tobias Gebauer, Viviana Horna and Christoph Leuschner

Department of Plant Ecology, Albrecht-von-Haller-Institute for Plant Sciences, University of Göttingen, Untere Karspüle 2, 37073 Göttingen, Germany

Received 9 May 2008; accepted 29 Octobre 2008; published online 31 January 2009

Abstract - • Five temperate broad-leaved tree species were compared with respect to their water consumption strategies under ample and restricted water supply. We measured synchronously leaf conductance $(g_{\rm L})$ in the sun canopy, xylem sap flux $(J_{\rm s})$ and leaf water potential (predawn, $\Psi _{\rm pd}$ and noon, $\Psi _{\rm noon}$ ) in adult trees in a mixed stand and related them to the fluctuations in vapor pressure deficit (D) and soil moisture. • Maximum $g_{\rm L}$ was particularly high in F. excelsior, C. betulus and T. cordata and revealed a higher D sensitivity. $\Psi _{\rm pd}$ remained constantly high in A. pseudoplatanus, C. betulus and F. excelsior, but decreased in T. cordata and F. sylvatica with decreasing soil moisture. • $J_{\rm sd}$ decreased linearly with decreasing soil matrix potential in all species except for F. excelsior. Apparent hydraulic conductance in the soil-to-leaf flow path $(L_{\rm c})$ was higher in A. pseudoplatanus than in the other species. • F. sylvatica maintained a low maximum $g_{\rm L}$ and reduced $J_{\rm sd}$ markedly upon drought, but faced severe decreases in $\Psi _{\rm pd}$ and $\Psi _{\rm noon}$ . F. excelsior represents an opposite strategy with high maximum $g_{\rm L}$ and stable $\Psi _{\rm pd}$ . • The species drought sensitivity increases in the sequence F. excelsior < C. betulus < T. cordata < A. pseudoplatanus < F. sylvatica.

Résumé - Statut hydrique des feuilles et flux xylèmique dans le tronc en relation avec la sécheresse du sol pour cinq espèces d'arbres feuillus tempérés à stratégies de consommation d'eau différentes. • Les stratégies de consommation d'eau de cinq espèces d'arbres feuillus tempérés ont été comparées sous approvisionnement en eau suffisant ou limité. De façon synchrone nous avons mesuré la conductance hydraulique des feuilles $(g_{\rm L})$ dans la partie du couvert exposée au soleil, le flux de sève xylémique $(J_{\rm s})$ et le potentiel hydrique foliaire (potentiel de base $(\Psi _{\rm pd})$ et potentiel minimum $(\Psi _{\rm noon})$ ) d'arbres adultes en peuplement mixte et nous les avons reliés aux fluctuations du déficit de pression de vapeur (D) et à l'humidité du sol. • $g_{\rm L}$ maximum était particulièrement élevée chez F. excelsior, C. betulus et T. cordata et a révélé une plus grande sensibilité à D. $\Psi _{\rm pd}$ est resté constamment élevé chez A. pseudoplatanus, C. betulus et F. excelsior, mais a diminué chez T. cordata et F. sylvatica lorsque l'humidité du sol diminuait. • $J_{\rm sd}$ a diminué linéairement avec le potentiel matriciel du sol pour toutes les espèces excepté F. excelsior. La conductivité hydraulique apparente du trajet sol-feuille $(L_{\rm c})$ était plus élevée chez A. pseudoplatanus que dans les autres espèces. • F. sylvatica a maintenu une faible $g_{\rm L}$ maximum et a réduit sensiblement $J_{\rm sd}$ face à la sécheresse, mais a connu de graves diminutions de $\Psi _{\rm pd}$ et $\Psi _{\rm noon}$ . F. excelsior présentait une stratégie opposée avec une $g_{\rm L}$ maximum élevée et un $\Psi _{\rm pd}$ stable. • La sensibilité des espèces à la sécheresse augmente selon la séquence F. excelsior < C. betulus < T. cordata < A. pseudoplatanus < F. sylvatica.

Key words: leaf conductance / leaf water potential / drought sensitivity / mixed forest / xylem sap flux

Mots clés : conductance foliaire / potentiel hydrique foliaire / sensibilité à la sécheresse / forêt mixte / flux de sève xylèmique

Corresponding author: vhorna@gwdg.de

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