Original article

Integration of water transport pathways in a maple tree: responses of sap flow to branch severing

Intégration des voies de transport de l’eau dans un érable : réponses du flux de sève à une ablation de branche

Institute of Forest Botany, Mendel University of Agriculture and Forestry, Zemĕdĕlská 3, 61300 Brno, Czech Republic

^* Corresponding author: nadezdan@mendelu.cz

Received: 22 January 2009
Accepted: 16 June 2009

Abstract

• It has been known for a long time that sectored and integrated patterns of vascular systems exist in different species and even within the same tree, depending on its age and history. However, very few publications consider the topology of the vascular pathways between roots and branches.

• Some results on this important aspect of the vascular system are presented in this paper. They have been obtained with adult maple trees by directly studying the water movement in the stem and root xylem with the heat field deformation (HFD) method for sap flow measurements.

• Multi-point HFD sensors were installed at different heights of a Norway maple tree (Acer platanoides L.) along its stem axis. Single-point HFD sensors were installed in three small lateral roots of another sample maple. Experimental treatments (branch severing) triggered changes in sap movement in the stem and root sapwood.

• The sample trees belong to the group with an integrated transport system (“integrated pipes”), sharing stem space on both sides of the tree to supply two large parts of the crown with water from each root sector. Nevertheless, conducting pathways had their autonomy for axial transport and the pipe model theory describes the vascular system of the studied trees well. Thus, the integration of axial transport in the stem xylem should presumably occur through the cross-grained network of axial vessels.

Résumé

• Il est connu depuis longtemps que des modèles sectorisés et intégrés de système vasculaire co-existent chez différentes espèces et même dans un arbre unique, en fonction de son âge et de l’histoire. Cependant, très peu de publications ont examiné la topologie du parcours vasculaire entre les racines et les branches.

• Quelques résultats sur cet aspect important du système vasculaire sont présentés ici. Ils ont été obtenus avec des érables adultes en étudiant directement le mouvement de l’eau dans le xylème de la tige et de la racine avec la méthode de déformation du champ de chaleur (HFD) pour mesurer le flux de sève.

• Des capteurs HFD-multi-points ont été installés à différentes hauteurs dans un érable plane (Acer platanoïdes L.) le long de la tige. Des capteurs HFD-simple-point ont été installés dans trois petites racines latérales d’un autre érable. Des traitements expérimentaux (ablation de branche) ont déclenché des changements dans la circulation de la sève dans l’aubier de la tige et de la racine.

• Les arbres échantillonnés présentent un système vasculaire intégré (tuyaux intégrés), avec un tronc partagé en deux secteurs alimentant les deux grandes parties de la couronne avec de l’eau à partir des racines de chaque secteur. Néanmoins, les parcours conducteurs de la sève ont leur autonomie pour le transport axial et la théorie du pipe model décrit bien le système vasculaire des arbres étudiés. L’intégration du transport axial dans le xylème de la tige se fait probablement par l’intermédiaire d’un réseau interconnecté de vaisseaux axiaux.