Estimating canopy gross primary production by combining phloem stable isotopes with canopy and mesophyll conductances

Gross primary production (GPP) is a key component of the forest carbon cycle. However, our knowledge of GPP at the stand scale remains uncertain, because estimates derived from eddy covariance (EC) rely on semi-empirical modelling and the assumptions of the EC technique are sometimes not fully met. We propose using the sap flux/isotope method as an alternative way to estimate canopy GPP, termed GPP(iso/SF), at the stand scale and at daily resolution. It is based on canopy conductance inferred from sap flux and intrinsic water-use efficiency estimated from the stable carbon isotope composition of phloem contents. The GPP(iso/SF)estimate was further corrected for seasonal variations in photosynthetic capacity and mesophyll conductance. We compared our estimate of GPP(iso/SF)to the GPP derived from PRELES, a model parameterized with EC data. The comparisons were performed in a highly instrumented, boreal Scots pine forest in northern Sweden, including a nitrogen fertilized and a reference plot. The resulting annual and daily GPP(iso/SF)estimates agreed well with PRELES, in the fertilized plot and the reference plot. We discuss the GPP(iso/SF)method as an alternative which can be widely applied without terrain restrictions, where the assumptions of EC are not met.Peer reviewe

A multidisciplinary scientific outreach journal designed for and made by middle and high school students to bring research closer to the classroom

One mission of a researcher is to share their work and results with the general public but there is a real challenge in accurately and effectively sharing scientific results with a broad audience. Indeed, they are published in scientific journals that are mostly available at high costs; the vocabulary used makes it hard for people outside of the field to understand the concepts; and sometimes there is a language barrier for non-English speakers. However, to make informed decisions on a variety of scientific and societal topics, citizens need to have access to and keep up with these research results. To build critical thinking, this good practice should be developed from an early age. This paper describes the journal DECODER (French for “to decode”, journal-decoder.fr), which enables a researcher and a class to work together on their own shortened research article. The middle and high school students can have the role of active reviewers on the researcher’s shortened article or they can write an outreach article on a given topic in which the researcher is a specialist. Articles are then published under a creative commons license and are freely available on the journal website to benefit a majority. Our partner researchers work in space agencies, in academia, or in industry, in a variety of disciplines. The emphasis is set on multidisciplinarity to raise students’ awareness about research wideness and show them that research is not limited to STEM fields but also exists in economics and humanities. This points out the significance and ubiquity of transdisciplinarity in solving real world’s problems, especially for space exploration. In its first year and a half, the journal has already involved more than ten classes in five different schools and 18 articles have been submitted by ten researchers

Functional and ecophysiological complexity of light, nitrogen and water resources in early interactions between oak seedlings (Quercus petraea) and two Poacea (D.cespitosa and M. caerulea) : consequences on oak temperate forest regeneration

La régénération forestière, naturelle ou non, est sujette à de nombreux échecs du fait d’une compétition importante entre les espèces de sous-bois et les jeunes plants d’arbre. L’objectif de ce travail de thèse a été de comprendre les réponses du chêne sessile (Quercus petraea) et d’une poacée, tous deux en compétition dans un contexte de modification de la disponibilité des ressources. Deux espèces de poacées ont été étudiées, la molinie bleue (Molinia caerulea) et la canche cespiteuse (Deschampsia cespitosa). L’accent a été mis sur le rôle des interactions entre différentes ressources (lumière, eau et azote inorganique) sur l’évolution de la compétition (intensité/importance) entre ces espèces et les mécanismes écophysiologiques sous-jacents. Grâce à des expérimentations en conditions semi-contrôlées et à une installation in situ, nous avons pu mettre en évidence une compétition très précoce, dès les premiers mois d’interaction entre le chêne et les poacées voisines. L’abondance de lumière conduit à une compétition plus forte des poacées sur le chêne, amplifiée par l’apport d’azote. Par ailleurs, la nature et l’ampleur de ces interactions varient selon le niveau de stress abiotique appliqué et selon les organes considérés. Nos résultats montrent aussi que le chêne réagit principalement en accumulant les ressources dans son système racinaire, ressources qui sont mobilisées l’année suivante et qui peuvent avoir un arrière effet positif sur le fonctionnement du chêne en absence de stress hydrique. Enfin de la facilitation a également été observée du chêne envers la canche cespiteuse suite à un apport d’azote. Ce dernier améliore la croissance du chêne en compétition, qui pourrait augmenter sa production d’exsudats et son turn-over racinaire au bénéfice de la canche qui valoriserait cette nouvelle source d’azote. Ce travail renforce l’idée d’intégrer l’effet des interactions des différents facteurs abiotiques dans les modèles de compétitions et dans les pratiques de régénération afin d’optimiser la coexistence des espèces forestières, et ce dès la mise en concurrence des jeunes arbres avec les poacées du sous-bois.Temperate forest ecosystems are prone to regeneration failures because of strong competition between understorey species and tree seedlings. This thesis aimed to improve our understanding of sessile oak seedlings (Quercus petraea) and poacea responses, both in competition among different levels of resource availabilities. Two poacea species were studied, Molinia caerulea and Deschampisa cespitosa. We focused on the role of the different resource combinations (light, water and inorganic nitrogen) on interaction variation (intensity and importance) between those species and underlying ecophysiological mechanisms. Our greenhouse and field experiments allowed us to infer a very early competition, from the first months of interaction between oak seedlings and poacea neighbours. High light level leads to stronger competition from poacea on oak seedlings, increased by nitrogen supply. Secondly nature and extent of these interactions depend on applied abiotic stress level and on considered organs. Thirdly Oak seedlings mainly respond by accumulating resources in coarse roots. These resources are remobilized next year and may have a positive carry-over effect on oak functioning if there is no water stress. Eventually we observed facilitation as well, from oak on D. cespitosa in fertilized environment. Nitrogen supply would foster oak seedling growth, increasing exudate production and root turn-over, to the benefit of D . cespitosa. The poacea would take up this extra nitrogen source for its own development. This study support the idea of including interaction effects of different abiotic factors in competition models. Silvicultural practices would also be enhanced by optimizing species coexistence in temperate forests as soon as tree seedlings and understorey species start to grow together

Cohabitations végétales : quelles relations d'intégration et de développement ?

Cohabitations végétales : quelles relations d'intégration et de développement ?. Puy de la Recherche, l'Etranger cet inconn

De la complexité fonctionnelle et écophysiologique des ressources lumières, azote et eau dans le réseau précoce d'interactions entre le jeune chêne (Quercus petraea) et deux Poacées (D. cespitosa et M. caerulea) : conséquences pour la régénération des chênaies tempérées

Temperate forest ecosystems are prone to regeneration failures because of strong competition between understorey species and tree seedlings. This thesis aimed to improve our understanding of sessile oak seedlings (Quercus petraea) and poacea responses, both in competition among different levels of resource availabilities. Two poacea species were studied, Molinia caerulea and Deschampisa cespitosa. We focused on the role of the different resource combinations (light, water and inorganic nitrogen) on interaction variation (intensity and importance) between those species and underlying ecophysiological mechanisms. Our greenhouse and field experiments allowed us to infer a very early competition, from the first months of interaction between oak seedlings and poacea neighbours. High light level leads to stronger competition from poacea on oak seedlings, increased by nitrogen supply. Secondly nature and extent of these interactions depend on applied abiotic stress level and on considered organs. Thirdly Oak seedlings mainly respond by accumulating resources in coarse roots. These resources are remobilized next year and may have a positive carry-over effect on oak functioning if there is no water stress. Eventually we observed facilitation as well, from oak on D. cespitosa in fertilized environment. Nitrogen supply would foster oak seedling growth, increasing exudate production and root turn-over, to the benefit of D . cespitosa. The poacea would take up this extra nitrogen source for its own development. This study support the idea of including interaction effects of different abiotic factors in competition models. Silvicultural practices would also be enhanced by optimizing species coexistence in temperate forests as soon as tree seedlings and understorey species start to grow together.La régénération forestière, naturelle ou non, est sujette à de nombreux échecs du fait d’une compétition importante entre les espèces de sous-bois et les jeunes plants d’arbre. L’objectif de ce travail de thèse a été de comprendre les réponses du chêne sessile (Quercus petraea) et d’une poacée, tous deux en compétition dans un contexte de modification de la disponibilité des ressources. Deux espèces de poacées ont été étudiées, la molinie bleue (Molinia caerulea) et la canche cespiteuse (Deschampsia cespitosa). L’accent a été mis sur le rôle des interactions entre différentes ressources (lumière, eau et azote inorganique) sur l’évolution de la compétition (intensité/importance) entre ces espèces et les mécanismes écophysiologiques sous-jacents. Grâce à des expérimentations en conditions semi-contrôlées et à une installation in situ, nous avons pu mettre en évidence une compétition très précoce, dès les premiers mois d’interaction entre le chêne et les poacées voisines. L’abondance de lumière conduit à une compétition plus forte des poacées sur le chêne, amplifiée par l’apport d’azote. Par ailleurs, la nature et l’ampleur de ces interactions varient selon le niveau de stress abiotique appliqué et selon les organes considérés. Nos résultats montrent aussi que le chêne réagit principalement en accumulant les ressources dans son système racinaire, ressources qui sont mobilisées l’année suivante et qui peuvent avoir un arrière effet positif sur le fonctionnement du chêne en absence de stress hydrique. Enfin de la facilitation a également été observée du chêne envers la canche cespiteuse suite à un apport d’azote. Ce dernier améliore la croissance du chêne en compétition, qui pourrait augmenter sa production d’exsudats et son turn-over racinaire au bénéfice de la canche qui valoriserait cette nouvelle source d’azote. Ce travail renforce l’idée d’intégrer l’effet des interactions des différents facteurs abiotiques dans les modèles de compétitions et dans les pratiques de régénération afin d’optimiser la coexistence des espèces forestières, et ce dès la mise en concurrence des jeunes arbres avec les poacées du sous-bois

Evaluation du statut hydrique des forêt alluviales rhodaniennes : approche combinée par télédétection et écophysiologie

À l’heure de l’Anthropocène, les changements globaux modifient considérablement le fonctionnement des écosystèmes. Détecter les signes précurseurs d’un changement de l’état de santé des forêts alluviales est donc crucial pour pouvoir les protéger et ainsi limiter l’impact sur les fonctions écosystémiques associées. Or les réponses précoces aux stress chez les arbres sont bien souvent d’ordre écophysiologique. Si échantillonner chaque arbre d’une forêt est impossible, l’utilisation de capteurs embarqués sur des vecteurs aériens, comme un ULM, permet d’évaluer l’état de santé de la canopée à l’échelle du peuplement. L’une des méthodes les plus adaptées au diagnostic de l’état sanitaire de la végétation consiste à mesurer les rayonnements infra-rouge thermiques de la canopée par caméra thermique. En effet, contrôlés majoritairement par la conductance stomatique, une baisse de la transpiration, qui se traduit par une augmentation de la température foliaire, permet aux arbres de limiter leurs pertes hydriques et d’augmenter leur efficience d’utilisation de l’eau pour faire face au déficit. Ce projet vise donc à estimer la corrélation entre mesures écophysiologiques et de télédétection pour évaluer l’utilisation de la télédétection comme un moyen de détecter précocement les stress hydriques à l’échelle du peuplement, en se focalisant sur le peuplier blanc (Populus alba

Des étudiants en apesanteur pour étudier la croissance des plantes

INRA - Communiqué de presse Site INRA presse INRA/Communiques-de-presseDes mesures des échanges gazeux et de température foliaire de plantes en condition d'apesanteur permettront de simuler leur fonctionnement et d'estimer leur croissance dans la perspective des futurs vols spatiaux de longue durée. Un Post-Doc de l'UMR PIAF (UMR INRA-UCA) et de l'Institut Pascal est embarqué avec 3 autres doctorantes dans cette expérience unique réalisée lors de vols paraboliques dans un avion Airbus A310 zéro-G

A learning method based on a mission to Mars for primary school Children

International audienc

Rôle des interactions azote x eau du sol dans les rapports de compétition entre plantes, application à la régénération de jeunes plants de Chêne en compétition avec la Molinie

National audienceL’identification de la succession et/ou de la combinaison des « drivers » pilotant la dominance d’un type d’espèces sur l’autre et la compréhension de leur interaction apparaissent cruciales afin d’améliorer la gestion des parcelles forestières dans le cadre des changements de pratique et de climat. Dans le passé, de nombreuses études se sont attachées à étudier le rôle des facteurs de l’environnement pris isolément un par un (par exemple, la compétition pour la lumière) (Coll, Balandier et al. 2004; Provendier and Balandier 2008; Gaudio, Balandier et al. 2011). Ces études fondatrices ne permettent cependant pas de prédire l’évolution du système face à des changements multiples des variables de l’environnement. Nous proposons donc d’étudier le rôle des interactions multiples dans ces rapports de dominance et, en particulier, de la disponibilité en azote du sol (qui devrait augmenter) et en eau (qui devrait diminuer)

Rôle des interactions azote x eau du sol dans les rapports de compétition entre les jeunes plants de Chêne pédonculé et la Molinie suite à une éclaircie

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