Un nouvel outil methodologique pour analyser la dynamique racinaire

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Photosynthesis and shoot water status of seedlings from different oak species submitted to waterlogging

Stress effects induced on shoot photosynthesis and leaf water status by root hypoxia due to waterlogging have been assessed on saplings of Quercus robur, Q petraea, Q rubra and Q palustris in 2 successive experiments. Daily (first experiment) and weekly (second experiment) measurements of leaf gas exchange were made during 2 and 7 wk of waterlogging with a water table at 3 (1 st) and 6 cm below the soil surface (2nd experiment). Net CO2 assimilation rate (A), and leaf conductance to CO2 (g) were rapidly and strongly affected by waterlogging in almost every case. CO2 diffusion analysis of gas exchange data revealed that both stomatal and non stomatal limitations apparently induced this decline. Predawn leaf water potential remained high in all cases, indicating that reductions in photosynthesis were not due to altered leaf water status. Possible mechanisms relating root hypoxia and leaf physiology are discussed. Within this general framework, some species-related differences could be detected: reactions of Q roburwere in general much more limited than those of Q rubra and Q palustris, being virtually absent when the water table remained at 6 cm below soil surface. This observation could be connected with the ability of Q robur to produce more adventitious roots when waterlogged. No significant long term trend parallelling phases of root decay and subsequent root regeneration could be observed in photosynthesis for this species.Photosynthèse et état hydrique de jeunes semis de chênes soumis à un ennoyage. Nous avons analysé les effets d'une hypoxie racinaire due à un ennoyage sur la photosynthèse foliaire et l'état hydrique de jeunes plants de Quercus robur, Q petraea, Q rubra et Q palustris au cours de 2 expériences successives. Des mesures quotidiennes (1re expérience) et hebdomadaires (2e expérience) d'échanges gazeux ont été réalisées pendant 2 et 7 semaines d'ennoyage contrôlé, avec une nappe d'eau à 3 (1re expérience) et à 6 cm (2e expérience) de la surface du sol. L'assimilation nette de CO2 (A) et la conductance foliaire pour le CO2 (g) ont été très fortement et rapidement réduites par la contrainte au cours des 2 expériences dans presque tous les cas. L'utilisation d'un modèle de diffusion du CO2 vers les tissus mésophylliens indique que les limitations observées seraient dues à des facteurs stomatiques et non stomatiques. Le potentiel hydrique de base est resté élevé pendant toute la phase d'ennoyage. De ce fait, les perturbations foliaires observées ne peuvent pas être expliquées par une dégradation de l'état d'hydratation des tissus foliaires. La possibilité d'une intervention de métabolites racinaires est discutée. Un certain nombre de différences entre espèces ont pu être détectées à l'intérieur de ce cadre général. Q robur s'est révélé beaucoup moins sensible que Q rubra et Q palustris dans nos conditions. En particulier, les réductions de photosynthèse ont été pratiquement absentes au cours de la seconde expérience, avec une nappe à 6 cm de la surface. Ces différences peuvent être mises en parallèle avec les capacités de production de racines adventives de cette espèce en conditions d'hypoxie. Cependant, l'alternance d'une phase de dégradation de racines et d'une phase de régénération racinaire intense ne s'est pas traduite par des fluctuations de la photosynthèse foliaire

Internal nutrient translocation in chestnut tree stemwood. III. Dynamics across an age series of Castanea sativa (Miller)

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Sensitivity of seedlings from different oak species to waterlogging: effects on root growth and mineral nutrition

The tolerance of oak seedlings from 3 species (Quercus robur, Q rubra, Q palustris) to a 7-wk period of waterlogging was tested under greenhouse conditions. The seedlings had completed their height growth when treatments were applied. A permanent water table was maintained at 6 cm below the soil surface. Shoot growth, root growth and mineral content of xylem sap (P, K, Ca, Mg) and leaf tissues (N, P, K, Ca, Mg, S, Mn) were monitored weekly. Waterlogging had strong consequences on root development; flooded roots decayed, while hypertrophied lenticels and subsequently adventitious roots appeared on the taproot. Although the mineral nutrient content in xylem sap displayed significant differences between species, no effect of waterlogging could be detected. But the combination of constant concentration and reduced transpiration in waterlogged seedlings probably resulted in a reduced nutrient flux to the leaves. Leaf nutrient contents decreased markedly, in particular for total N, and to a lesser extent for S and K; but in all cases they remained well above deficiency levels. No phytotoxic accumulation of Mn could be detected. Important interspecific differences appeared. The development of root adaptations was much greater for Q robur than for both Q palustris and Q rubra, probably indicating a higher tolerance to flooding in the former species. Surprisingly, N and S concentrations decreased more in Q roburthan in both other species, but this could be due to the fact that only Q robur continued leaf growth, leading to a dilution of N in leaf tissues.Sensibilité à l'ennoyage de semis de plusieurs espèces de chêne : effets sur la croissance racinaire et le statut nutritionnel. La tolérance à l'hypoxie racinaire a été testée sur des semis de 3 espèces de chênes (Quercus robur, Q rubra, Q palustris) au cours d'une période d'ennoyage contrôlé de 7 semaines. La nappe d'eau permanente était maintenue à 6 cm de la surface du sol, et ce traitement a été appliqué à la fin de la période de croissance active en hauteur. La croissance aérienne, racinaire, et les teneurs en éléments minéraux de la sève brute (P, K, Ca, Mg) et des tissus foliaires (N, P, K, Ca, Mg, S, Mn) ont été mesurées hebdomadairement. L'ennoyage a provoqué de fortes perturbations de la croissance racinaire; les racines ennoyées ont rapidement dépéri, alors que des lenticelles hypertrophiées, puis des racines adventives sont progressivement apparues au collet du pivot racinaire. Les teneurs en éléments minéraux de la sève ont présenté des différences interspécifiques significatives, mais aucune modification induite par la contrainte n'a pu être détectée. Étant donnée la réduction observée de la transpiration, cette constance des concentrations s'est cependant probablement traduite par une forte réduction du flux total d'éléments minéraux vers les feuilles. Les teneurs foliaires en éléments minéraux ont sensiblement diminué au cours de l'ennoyage, en particulier en ce qui concerne N, et dans une moindre mesure S; mais dans tous les cas, les concentrations foliaires sont restées largement au-dessus des seuils de carence décrits pour les chênes. L'ennoyage ne s'est pas traduit par une accumulation toxique de Mn. D'importantes différences interspécifiques dans les réactions à la contrainte sont apparues. La néoformation racinaire a été beaucoup plus importante chez Q robur que chez Q palustris et Q rubra, ce qui semble indiquer une meilleure tolérance à l'ennoyage chez la première espèce. Les concentrations foliaires de N et S ont plus fortement diminué chez Q robur que dans les 2 autres espèces, mais cette différence est probablement due au maintien d'une certaine croissance chez Q robur, entraînant une dilution de l'azote initialement présent et non renouvelé du fait de l'ennoyage

Analysis and simulation of the architecture of a growing root system: application to a comparative study of several tree seedlings

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A new data processing system for root growth and ramifi- cation analysis: description of methods

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Fate of nitrogen released from 15N-labeled litter in European beech forests

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Fate of nitrogen released from 15N-labeled litter in European beech forests

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Influence of tree roots on nitrogen mineralization

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