Réponse hydrique à la sécheresse et impact de la coupe chez une espèce semi-sempervirente sahélienne (Guiera senegalensis J.F.Gmel)

par Hassane Bil-Assanou Issoufou

Thèse de doctorat en Eaux Continentales et Société

Sous la direction de Josiane Seghieri.


  • Résumé

    La zone sahélienne a connu une baisse des précipitations et d’importants changements d'utilisation des terres ces dernières décennies qui ont conduit à une forte régression du couvert ligneux. Pourtant, Guiera senegalesis J.F. Gmel est une Combretaceae semi-sempervirente, dont la dominance s'est accrue avec la pression agricole dans la bande soudano-sahélienne où elle joue un rôle socio-économique et agroforestier important. Elle constitue donc un bon modèle pour étudier les réponses hydriques du couvert ligneux actuel à la sécheresse et les modifications de ces réponses sous l'effet de la coupe.Les objectifs de ce travail de thèse étaient : 1) de caractériser et quantifier les processus de régulation hydrique chez G. senegalensis et de déterminer ses limites fonctionnelles, afin d’estimer sa marge de sécurité dans ses conditions actuelles de croissance, 2) d’estimer l’effet de la coupe annuelle sur ses processus de régulation et 3) d’analyser les variations de ses traits foliaires en fonction de la saison et des conditions de croissance.Les mesures et les observations ont été réalisées d’avril 2009 à février 2011 sur une jachère âgée, sur une jeune jachère et sur deux champs de mil adjacents aux deux jachères respectivement. A l'échelle de l'arbuste, le potentiel hydrique foliaire et la conductance stomatique ont été mesurés au cours de ces deux saisons de croissance sur un échantillon d'arbustes dans les trois types de couvert. Le taux de transpiration foliaire et la conductance hydraulique sol-feuille en ont été déduits. A l’échelle du rameau, ont été suivi la dynamique du nombre de feuilles, de la surface moyenne des feuilles, du diamètre moyen des tiges qui les portent. La durée de vie moyenne des feuilles et leur masse surfacique ont été mesurées. La courbe de vulnérabilité à la cavitation de l'espèce, qui est la perte de la conductivité hydraulique en fonction du potentiel hydrique, a été réalisée à partir de plusieurs segments de branches passés au CAVITRON en laboratoire.Les principaux résultats obtenus sont que la fermeture des stomates qui permet à l’espèce de réguler ses pertes en eau a lieu à un niveau faible de cavitation du xylème (30%). Ainsi, l’espèce peut survivre dans les conditions sahéliennes grâce à une « marge de sécurité » positive de +0,6 MPa. La régulation stomatique couplée à un ajustement foliaire permet à l’espèce de maintenir son équilibre hydrique au cours de la saison sèche chez les arbustes matures non perturbés. La baisse des potentiels hydriques foliaires de base et minimum en réponse à la sécheresse saisonnière est isohydrodynamique et est plus élevé chez les arbustes matures, suggérant que les repousses de l'année sont moins stressées. De plus, la coupe a pour effet de découpler l’ajustement foliaire de la régulation stomatique et entraîne une production de feuilles et une croissance des jeunes rameaux continues tout au long de l'année chez les repousses, grâce à une conductance hydraulique sol-feuille deux fois plus élevée que chez les arbustes matures. Enfin, la durée de vie des feuilles s’allonge avec l’âge des rameaux d'une année comme avec l'âge du peuplement, tandis que la masse surfacique foliaire augmente progressivement de la même façon quand on passe de la saison des pluies à la saison sèche, quel que soit l'âge du peuplement.Ces traits fonctionnels contribuent à ce que l’espèce puisse à la fois résister aux conditions de sécheresse dans lesquelles elle croît et ré-allouer de façon intense des ressources, stockées probablement dans les racines, à la reconstruction rapide de sa partie aérienne à la suite d'une coupe. Les limites d'une telle stratégie restent cependant à identifier, en particulier le seuil d'épuisement des ressources sous l'effet de la répétition annuelle des coupes.

  • Titre traduit

    Hydric response to drought and impact of clear cutting in a sahelian semi-evergreen species (Guiera senegalensis J.F.Gmel)


  • Résumé

    Sahel suffered from severe rainfall decreases combined to great changes in land use during the last decades that led to strong decrease in the woody cover. However, Guiera senegalesis J.F. Gmel is a semi-evergreen Combretaceae whose dominance rose with crop pressure in the Sudano-Sahelian band where it plays an important socio-economic role through agroforestry. Consequently, this is a good model to study hydric responses of the present woody cover to drought and the effect of cutting on these responses.The aims of this work were: 1) to characterize and quantify hydric regulation processes in G. senegalesis and to determine its specific functional limits, in order to estimate its safety margin in its current growth conditions, 2) to estimate cut effect on these processes and 3) to analyze variations of its leaf traits according to the season and its specific growth conditions.Measurements and observations were conducted from April 2009 to February 2011 on an old fallow, on a young fallow, and on the two crop fields adjacent to the two fallows respectively. At the shrub scale, leaf water potential and stomatal conductance were measured during the two growing seasons on shrub samples in the three cover type. The leaf transpiration rate and the soil-to-leaf conductivity were deduced. At the stem scale, the dynamics of the number of leaves, the mean leaf area (LMA), the mean diameter of the stems that carry them, the mean leaf life span, and the leaf mass per area were monitored. The species vulnerability curve to cavitation, which is the loss of conductivity as a function of the water potential, was obtained from several peaces of branches treated in a CAVITRON at the laboratory.The main results obtained were that the stomatal closure that allows species to regulate its water loss occurs at a low rate of xylem cavitation (30%). Thus, the species can survive in its Sahelian conditions thanks to a positive “safety margin” of +0.6 MPa. Stomatal regulation coupled with leaf adjustment allows the species to maintain its water balance during the dry season in mature and undisturbed shrubs. The decrease in predawn and midday leaf water potentials in response to seasonal drought was isohydrodynamic, and it was greater in mature shrubs, suggesting that current year resprouts are under less stress. In addition, cutting decouple leaf adjustment from stomatal regulation, leading to continuous leaf production and young stem growth all over the year, thanks to a soil-to-leaf conductivity seven times higher in the current year's resprouts than in the mature shrubs. Finally, leaf life span increases with the current year's stem age as well as with the stand age, while the LMA progressively increases from the rainy season to the dry season, similarly whatever the stand age.These functional traits contribute to the species resistance to the drought conditions under which it grows, but also, following the cutting, to intensively re-allocate resources, probably from the root reserve, to the fast re-building of the aerial part. However, the limits of such a strategy remain to be identified, especially the resource exhaustion threshold under repetitive yearly cutting.


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