Transpiration of four common understorey plant species according to drought intensity in temperate forests

International audienceAbstractKey messageWater use patterns of understorey vegetation are species-dependent.Calluna vulgarisshowed little or no regulation of transpiration in response to soil water depletion or air vapour pressure deficit, unlike Pteridium aquilinum, Rubus sp. and Molinia caerulea.ContextEvapotranspiration at forest stand scale is the sum of three components: overstorey and understorey transpiration, and evaporation from soil. During periods of soil water shortage, evapotranspiration of trees declines significantly, but the response of understorey vegetation is less well known. Some reports suggest that understorey vegetation can sometimes be the main source of water depletion in a forest stand during drought episodes.AimsWe assessed transpiration in response to decreased soil water content (SWC) and increased vapour pressure deficit (VPD) in the atmosphere for four understorey species with contrasting patterns of resource capture.MethodsPotted plants of Pteridium aquilinum, Molinia caerulea, Calluna vulgaris and Rubus sect. Fruticosi were grown under two radiation levels combined with three levels of SWC. Temperature, radiation, VPD and transpiration were monitored.ResultsCalluna vulgaris displayed a water spender behaviour with little or no regulation of transpiration during soil water depletion and increased VPD, whereas Pteridium aquilinum showed a low transpiration rate whatever the conditions. Rubus sect. Fruticosi gradually decreased transpiration during soil water depletion and increased VPD, whereas Molinia caerulea responded strongly to soil water depletion but only moderately to VPD.ConclusionThis study highlights the importance of adding identity and water use strategy of understorey species to the tree canopy component to establish a reliable forest water balance

Tree species richness induces strong intraspecific variability of beech (Fagus sylvatica) leaf traits and alleviates edaphic stress

Manipulating stand composition is an important management tool that foresters can use to affect the nature of forests and ecosystem processes. In mixed stands, interspecific interactions among trees can cause changes in tree performances. Nevertheless, these interactions are context dependent (cf. stress-gradient hypothesis, SGH). We thus investigated how intraspecific functional changes in leaf trait (19 traits) of European beech (Fagus sylvatica) were influenced by stand composition. We compared pure beech stands with four mixed stands containing from one to three additional tree species along a gradient of edaphic stress (gradient of soil water-holding capacity and rooting depth). First, we demonstrated that stand composition induced strong intraspecific leaf trait variation in beech for LDMC, LMA, phenolic compounds, leaf pH and magnesium concentration, suggesting higher nutrient acquisition by more diverse stands. Nevertheless, these results were modulated by edaphic stress. Mixed stands only conferred an advantage in relatively stressed sites (luvisol and leptosol). Besides, the addition of oak to beech stands had unexpected negative effects in sites with less severe stress (cambisol) as indicated by the null or positive LogRR of LMA, LDMC and phenolics. This study found that stand composition is an important though often-overlooked driver of intraspecific variability in leaf quality, and potentially reflects changes in beech tree physiology and productivity. Our results also suggest that positive interactions prevail in sites with stressful conditions. Such validation of the SGH is rare in natural or managed mature forests. Lastly, we strongly recommend that forest managers consider stand composition and abiotic factors when implementing forest growth models to improve their yield predictions.Peer reviewe

Words apart: Standardizing forestry terms and definitions across European biodiversity studies

Forest biodiversity studies conducted across Europe use a multitude of forestry terms, often inconsistently. This hinders the comparability across studies and makes the assessment of the impacts of forest management on biodiversity highly context-dependent. Recent attempts to standardize forestry and stand description terminology mostly used a top-down approach that did not account for the perspectives and approaches of forest biodiversity experts. This work aims to establish common standards for silvicultural and vegetation definitions, creating a shared conceptual framework for a consistent study on the effects of forest management on biodiversity. We have identified both strengths and weaknesses of the silvicultural and vegetation information provided in forest biodiversity studies. While quantitative data on forest biomass and dominant tree species are frequently included, information on silvicultural activities and vegetation composition is often lacking, shallow, or based on broad and heterogeneous classifications. We discuss the existing classifications and their use in European forest biodiversity studies through a novel bottom-up and top-driven review process, and ultimately propose a common framework. This will enhance the comparability of forest biodiversity studies in Europe, and puts the basis for effective implementation and monitoring of sustainable forest management policies. The standards here proposed are potentially adaptable and applicable to other geographical areas and could be extended to other forest interventions. Forest management Multi-taxon Terminology Silviculture Data harmonizationpublishedVersio

Experimental Assessment of the Water Quality Influence on the Phosphorus Uptake of an Invasive Aquatic Plant: Biological Responses throughout Its Phenological Stage

International audienceUnderstanding how an invasive plant can colonize a large range of environments is still a great challenge in freshwater ecology. For the first time, we assessed the relative importance of four factors on the phosphorus uptake and growth of an invasive macrophyte Elodea nuttallii (Planch.) St. John. This study provided data on its phenotypic plasticity, which is frequently suggested as an important mechanism but remains poorly investigated. The phosphorus uptake of two Elodea nuttallii subpopulations was experimentally studied under contrasting environmental conditions. Plants were sampled in the Rhine floodplain and in the Northern Vosges mountains, and then maintained in aquaria in hard (Rhine) or soft (Vosges) water. Under these conditions, we tested the influence of two trophic states (eutrophic state, 100 mu g.l(-1) P-PO43- and hypertrophic state, 300 mu g.l(-1) P-PO43-) on the P metabolism of plant subpopulations collected at three seasons (winter, spring and summer). Elodea nuttallii was able to absorb high levels of phosphorus through its shoots and enhance its phosphorus uptake, continually, after an increase of the resource availability (hypertrophic > eutrophic). The lowest efficiency in nutrient use was observed in winter, whereas the highest was recorded in spring, what revealed thus a storage strategy which can be beneficial to new shoots. This experiment provided evidence that generally, the water trophic state is the main factor governing P uptake, and the mineral status (softwater > hardwater) of the stream water is the second main factor. The phenological stage appeared to be a confounding factor to P level in water. Nonetheless, phenology played a role in P turnover in the plant. Finally, phenotypic plasticity allows both subpopulations to adapt to a changing environment

La phytoépuration : la nature pour dépolluer les eaux

National audienceCet article de vulgarisation dans la revue Jardins de France présente les principes de la phytoépuration (l'épuration à l'aide de plantes) pour le traitement des eaux usées. Au-delà de la définition, la présentation des grands types de système et le fonctionnement général de ces systèmes, l'accent est porté sur le rôle du substrat et des végétaux. Les éléments présentés sont issus directement des travaux de N. Korboulewsky et d'une analyse bibliographique

Un site-atelier pour l’étude des forêts face au changement climatique

National audienceIrstea met en place depuis 2012 OPTMix (Oak - Pine Tree Mixture), un réseau de 33 placettes expérimentales instrumentées, d’environ 0,5 ha chacune, en forêt domaniale d’Orléans. L’objectif est d’améliorer les connaissances fondamentales en écologie forestière pour aider les gestionnaires à gérer durablement leurs parcelles face aux contraintes actuelles et futures, en particulier dans le contexte de changement climatique

Les forêts mélangées : un atout pour la diversité et le fonctionnement des sols ? Rapport final sur la Convention DEB-Irstea 2013-2015 Action n° D14 : ATOUT-SOL

[Departement_IRSTEA]Territoires [TR1_IRSTEA]SEDYVIN [Relecteur_IRSTEA]DeDanielli, S. ; Brun, J.J. ; Perez, G. ; Cécillon, L.Résumé des conclusions techniques associées aux résultats 1.Une étude bibliographique sur l’influence des mélanges sur la diversité des organismes du sol. Dans le contexte de la gestion durable des forêts et du changement climatique, l'augmentation de la diversité des arbres dont la sylviculture pour répondre au défi de préserver mieux la biodiversité tout en produisant plus. Cette revue se concentre sur les effets de l’augmentation de la diversité des arbres d’un peuplement dont la sylviculture en mélange sur la faune du sol dans les forêts tempérées. Les effets sur la diversité des espèces, l'abondance, et les groupes fonctionnels de lombricidés et de microarthropodes (collemboles et acariens oribates) sont examinés. Des éléments sur les principaux facteurs affectant les communautés du sol dans ces peuplements sont proposés. L'étude numérique ne met pas en évidence d’effet généralisé du mélange sur la diversité et l'abondance des lombrics et des microarthropodes. En effet, des effets positifs, négatifs ou non significatifs sont rapportés dans la littérature. Néanmoins, l'étude montre que l'abondance et la diversité des organismes du sol peuvent être fortement affectées par la présence de certaines espèces d'arbres. De plus, la structure des communautés d’organismes du sol est dans la plupart des cas fortement modifiée par l’augmentation de la diversité des arbres ou l’effet du mélange. Les traits des litières, et donc l'identité des espèces dans le mélange, semblent être un facteur majeur agissant sur les communautés du sol, alors que le seul effet du mélange d’essences a un impact très limité. Les traits des litières ont une action sur les communautés du sol directement et indirectement à travers les caractéristiques physiques (micro-habitats), et chimique (qualité des ressources) de la litière, et les caractéristiques de l’humus. Il apparait que la structure des communautés, et donc les groupes fonctionnels des organismes du sol, répondent plus significativement que la diversité per se, et donc pourrait être de meilleurs indicateurs. Mais, les données dans ce domaine sont rares et lacunaires. Par suite, de nouvelles recherches en écologie fonctionnelle des communautés du sol sont nécessaires. Les enseignements pour la gestion forestière sont principalement de raisonner en termes de composition d’essence dans un peuplement, avec la présence ou introduction de certaines essences, plutôt que de privilégier les mélanges quels qu’il soit. 2.La mise en place d’une expérimentation en plaine et en montagne comparant trois compositions de peuplement (pur feuillu, pur résineux et mélange feuillu-résineux) pour la diversité de la mésofaune et l'activité biologique des sols à l'aide du suivi de la décomposition des litières (méthode des litter-bags). Nous avons étudié deux massifs forestiers, un site de montagne (massif de Belledonne, Isère, hêtre et sapin) et un de plaine (forêt d’Orléans, Centre, chêne et pin). Les collemboles ont été identifiés à l’espèce et au total, 1490 individus ont été identifiés, appartenant à 41 espèces différentes. L’étude de la décomposition des litières a été réalisée grâce à un dispositif expérimental basé sur des sacs de litière (litter-bags). Au total, 5400 sachets ont été disposés dans les placettes forestières en novembre 2013, et près de 200 sachets sont relevés régulièrement sur chacun des deux sites pour déterminer la perte de masse et en déduire la vitesse de décomposition selon le type de litière (feuillu ou résineux pur, mélange) et la composition du peuplement. Parallèlement, plusieurs paramètres ont été mesurés tels que l’humidité du sol, le pH, le C/N, la CEC et les formes d’humus. Les résultats de nos travaux apportent des éclairages importants sur un processus écologique majeur (décomposition des litières) pour la résilience des écosystèmes forestiers. Pour ce qui concerne les taux de décomposition après 10 mois d’expérimentation révèlent que la perte de masse est relativement équivalente en fonction des différents types de litières pour le site de plaine pour un peuplement donné, c’est-à-dire peuplement purs de résineux, purs de feuillus ou mixtes résineux feuillus. Néanmoins, pour le site de montagne, nous pouvons observer que la litière de hêtre issue des stations de hêtres purs se décompose moins vite que les autres types de litières. De plus, la litière de sapin se décompose plus vite que la litière de hêtre quel que soit le type de peuplement où elle est placée, mais uniquement quand elle est placée seule dans les sachets de litières. Les taux de décomposition actuels étant encore faibles, nous ne pouvons statuer sur l’effet observé. Cependant, nous pouvons dire qu’au bout de 6 mois nous n’observons ni de différence entre les peuplements purs et mixtes, ni de décomposition préférentielle d’un type de litière dans son peuplement d’origine comme met en avant la théorie du « home-field advantage ». Néanmoins, les litières issues des peuplements purs de feuillus, chêne et hêtre, se décomposent en moyenne moins vite dans leur peuplement de production (peuplement pur feuillus) que dans les autres peuplements, environ -5% et -11%, respectivement. Ce point soulève des questions sur l’effet du mélange sur la composition chimique des litières et sur le rôle des résineux sur le processus de décomposition des litières exogènes au peuplement. Nous avons également observé que dans les deux sites étudiés, l’abondance et la diversité des communautés de collemboles sont différentes selon le type de peuplement. L’abondance et la richesse spécifique sont supérieures dans les peuplements de feuillus purs en comparaison aux peuplements purs de résineux. Les peuplements mélangés présentent des valeurs intermédiaires aux deux autres peuplements. En termes de structure des communautés, pour le site de plaine, les peuplements mélangés montrent une structure plus proche des peuplements résineux que celle des peuplements de feuillus. Bien que les différences soient nettement moins marquées en montagne, les communautés de collemboles dans les peuplements mélangés semblent à l’inverse plus proches des communautés des peuplements de feuillus. De plus, il apparaît que les communautés de collemboles ne soient pas prédites par les mêmes facteurs environnementaux pour les deux sites. Ainsi, seulement le C/N apparaît en commun comme facteur explicatif de la variabilité des communautés des microarthropodes. Nous pouvons conclure que les peuplements mélangés ne soutiennent pas une diversité ou une abondance plus importante que les peuplements de feuillus quel que soit le site étudié. Toutefois, ils présentent toujours des valeurs intermédiaires aux deux peuplements purs, que ce soit pour l’abondance ou la diversité des collemboles. De plus, il apparaît évident que les facteurs de contrôle en fonction des sites ne sont pas les mêmes. Ces résultats sont intéressants car ils montrent déjà, au regard du faible recul dont nous avons bénéficié l’intérêt des peuplements mélangés en particulier si l’on veut augmenter la résilience fonctionnelle des peuplements purs résineux en particulier dans les situations où des forçages climatiques viendraient réduire la productivité de tels peuplements

Valorisation d'un compost de boues urbaines dans un vignoble méditerranéen (conséquences sur le sol, le végétal, et la qualité du vin)

Les composts de boues urbaines sont épandues sur des cultures pérennes afin d'apporter de la matière organique ; mais ils contiennent des macro-éléments et des éléments traces (dont les métaux lourds) susceptibles de nuire à l'environnement. Les conséquences d'un épandage dans un vignoble du Sud de la France (Vitis vinifera cv. Grenache) ont été étudiées de 1999 à 2001 à travers la physico-chimie du sol, le développemment de la vigne, et la qualité du vin. Le compost, issu du co-compostage de boues urbaines et de déchets verts, a été épandu aux doses de 10 (actuellement recommandée), 30 et 90 (maximum sur 10 ans) t/ha compost brut en mars 1999. Le taux de matière organique du sol (0-30 cm) a augmenté de 0,8% avant l'amendement à 1,1% 18 mois après. Les concentrations en éléments traces métalliques totaux et biodisponibles n'ont pas été modifiées, de même que les propriétés physiques du sol. Les concentrations d'azote minéral des parcelles fortement amendées étaient supérieures aux besoins de la vigne, d'où un risque de lessivage important les premiers 6 mois suivant l'épandage. De même, l'enrichissement du sol en phosphore laisse présager à long terme un danger environnemental. Ni la nutrition minérale de la vigne, ni la production de raisin n'ont été modifiées, mais la vigueur a été augmentée et la maturation retardée. Le vin des parcelles amendées aux fortes doses et issus de la première vendange était moins riche et moins apprécié. La seconde année, la qualité des vins était équivalente. L'apport d'un compost de boues sur des cultures pérennes paraît dangereux lors d'apport à fortes doses ou d'apports réguliers à des doses plus modérées (10 t/ha) en raison des risques de pollution par l'azote et le phosphore. Dans le vignoble, la dose d'apport d'un compost ne devrait pas dépasser 2 t/ha/an (matière fraîche), mais l'augmentation recherchée du taux de matière organique du sol n'apparaîtrait qu'à long terme et une fertilisation azotée serait nécessaire.AIX-MARSEILLE1-BU Sci.St Charles (130552104) / SudocNANCY/VANDOEUVRE-INPL (545472102) / SudocSudocFranceF

The shadow as a simple way for a biomass estimation of Vitis vinifera

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