Les relations hydriques chez le hêtre (Fagus sylvatica L. ) : résistances au transfert de l’eau, régulation de la transpiration et contribution des réserves d’eau échangeable en réponse à la sécheresse

Hydric relations for beech tree (Fagus sylvatica L. ) : resistance to water fluxes, transpiration regulation and contribution of exchangeable water reserves in response to drought

• Auteur / Autrice : Pauline Betsch
• Direction : Andrée Tuzet, André Granier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie forestière
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sécheresse

Hêtres

Mots clés libres

Flux de sève

Résistance hydraulique

Résumé

Notre étude concerne le fonctionnement hydrique d'une hêtraie, située en Moselle. La sécheresse de l'été 2003 nous a permis d'étudier la réponse du couvert à une forte contrainte hydrique. La forte sensibilité des hêtres à la sécheresse édaphique s’est traduite par une importante diminution des flux hydriques (flux de sève et transpiration). Nous avons quantifié la participation des réserves d'eau contenue dans les arbres (troncs, branches et feuilles). En conditions hydriques non limitantes, cette participation est en moyenne de 16 % de la transpiration journalière. Au cours de la sécheresse, elle a fortement augmenté (valeur maximale de 67 %). Nous avons aussi évalué le rôle de réservoir d'eau des tissus élastiques du tronc. Le prélèvement d'eau dans ces tissus fut plus intense au plus fort de la sécheresse, mais la participation de ces réservoirs à la transpiration journalière restait très faible. Une campagne de mesure menée en 2008 à l'échelle de l'arbre a permis de distinguer les compartiments troncs et feuilles, ce dernier étant environ dix fois moins important que celui des réserves hydriques du tronc. Nous avons calculé les résistances hydrauliques des différents compartiments de l'arbre (racines, tronc et couronne) et estimé la capacitance hydraulique du tronc et des feuilles. Le modèle développé par Tuzet et al. (2003, 2007) est basé sur l'approche du continuum sol-plante-atmosphère en combinant la modélisation des flux hydriques, énergétiques, de la photosynthèse et de la régulation stomatique. Afin de compléter notre analyse des flux et du fonctionnement des réservoirs d'eau, nous avons comparé nos données aux simulations de ce modèle.

Our study concerned the hydraulic functioning of a temperate beech stand, located in the state forest of Hesse, in Moselle (France). The 2003 summer was characterized by a severe drought, which allowed us to analyze the canopy responses to a strong water limitation. Using Eddy correlation measurements of evapotranspiration above the canopy and individual measurements of tree sap flow extrapolated to stand scale, we showed the high sensitivity of beech trees to an edaphic drought, that resulted in a significant decrease of sap flows. Moreover, these measurements allowed us to quantify the contribution of below ground water reserves (trunk, branches and leaves) to tree water balanc. Under non-limiting conditions, this contribution accounted for 16% on average of daily transpiration. The amount of water withdrawn from the different tissues of the trees showed a high temporal variability, depending on the climatic demand and on the amount of daily transpiration. During the drought period, water reserves contribution increased sharply, both in quantity and in proportion to the daily transpiration, the maximum registered value was 67%. Moreover, we evaluated the role of elastic tissues of the trunk as water reservoirs using micro- dendrometric measurements. We observed an important water withdrawn from these tissues in August (at the peak of drought), but these reservoirs contribution to transpiration was much lower than the contribution of all the exchangeable water reservoirs together and particularly the sapwood. A measurement campaign carried in 2008 at the tree level allowed us to distinguish the trunk reservoirs from the leaves, the later being about 10 times lower than the trunk exchangeable water reserves. Based on these measurements, we also calculated the hydraulic resistances of the different compartments (roots, trunk and crown) and we estimated trunk and leaves hydraulic capacitances. In parallel to this study, we developed a method to measure the water content in the trunk wood. Soil-plant-atmosphere continuum is one of the most common approaches to represent the hydraulic functioning of plants as well as the exchanges between the vegetation and the atmosphere. The model developed by Tuzet et al. (2003, 2007) is based on this approach combining modeling of water and energy fluxes, of photosynthesis and stomatal regulation. In order to complete our analysis on water fluxes and on the functioning of exchangeable water reservoirs, we compared our data to this model simulations.