Effets environnementaux sur les variations spatiales et saisonnières de la respiration ligneuse chez le hêtre et l'épicéa
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
This thesis discusses the environmental and biological factors controlling stem respiration in beech and Norway spruce trees. The results are based on field experiments in France and Sweden in 1997-2000. Effects of fertilization and high atmospheric [CO2] on stem growth and respiration were studied. Woody respiration varied with seasonal changes in temperature and secondary growth. Spatial variation in respiration was explained by temperature gradients, uneven distribution of living cells, differences in diameter increment along the axis and variations in tissue vitality. Higher respiration rates usually were found in the upper stem or in the crown. Neglect of spatial variation in respiration led to errors in estimating annual aboveground woody respiration (Rag) of 30-110%. Rag represented 30% of annual respiration in the beech forest. Rag was 245-289 g C m-2a-1 in beech, 64 and 134 g C m-2 a-1 in control and fertilized stands of Norway spruce, respectively. Carbon use efficiency was 0. 58, 0. 71, and 0. 72 for beech trees, control and fertilized spruce trees, respectively. Growth respiration represented ca. 40% of total stem respiration. The wood construction cost (rG) was on average 0. 2 and 0. 16 g C respired g-1 C fixed in the new wood of beech and spruce trees. For both species, rG was higher in the crown than at breast height. Fertilization increased rG in spruce, but maintenance respiration (RM) was not affected. High [CO2] had little effect on rG in spruce and none in beech. [CO2] had no effect on Rm when fertilization was applied but Rm increased by a factor of 2. 5 for spruce in absence of fertilization. A change in wood composition of trees grown in high [CO2] without fertilization, apparently caused the increase in rG and Rm. In perspective of global warming, Rag would increase by 25% and 14% in young beech and Norway spruce forests, respectively, and the combined effect of high [C02] and global, warming would increase Rag by a factor of 2. 3 in spruce stands.
Abstract FR:
Cette thèse discute des facteurs environnementaux et biologiques contrôlant la respiration ligneuse chez le Hêtre et l'Epicéa. Les résultats sont issus de mesures sur le terrain en France et en Suède entre 1997-2000. Les effets de la fertilisation et des fortes [CO2] sur la croissance et la respiration des tiges furent étudiés. La respiration ligneuse variait avec les changements saisonniers de température et de croissance secondaire. Les variations spatiales de la respiration étaient dues à des gradients de température, distributions inégales de cellules vivantes, différences de croissance radiale, et différences de vitalité le long des axes. Les plus forts taux de respiration étaient enregistrés au sommet des troncs ou dans la couronne. Négliger ces variations spatiales de respiration causeraient des erreurs de 30-110% dans l'estimation de la respiration annuelle des parties ligneuses aériennes (Rag). Rag représentait près de 30% de la respiration totale annuelle pour la forêt de Hêtre. Rag était de 245-289 g C m-2 a-1 pour le Hêtre et de 64 et 134 g C m-2 a-1 pour les couverts d'Epicéa non-traités et fertilisés, respectivement. L'efficience d'utilisation du carbone était de 0. 58, 0. 71, et 0. 72 pour le Hêtre et les Epicéas non-traités et fertilisés, respectivement. La respiration de croissance représentait près de 40% de la respiration totale. Le coût moyen de construction du bois (rG) était de 0. 2 et 0. 16 g C respiré g-1 C fixé dans le nouveau cerne pour le Hêtre et l'Epicéa mais rG augmentait dans la couronne par rapport à la base du tronc. La fertilisation accroissait rG pour l'Epicéa mais la respiration d'entretient (R_M) n'était pas affectée. En forte [CO2], rG augmentait légèrement pour l'Epicéa mais pas pour le Hêtre. RM n'était pas affecté par les [CO2] pour les arbres fertilisés, mais en absence de fertilisation, Rm augmentait d'un facteur 2. 5 pour l'Epicéa. Des changements de composition du bois pourraient expliquer les augmentations de rG et Rm.