Reduction in branch sapwood hydraulic permeability as a factor limiting survival of lower branches of lodgepole pine

• Published in: Canadian journal of forest research Vol. 30; no. 7; pp. 1088 - 1095
• Main Authors: Protz, Clark G, Silins, Uldis, Lieffers, Victor J
• Format: Journal Article
• Language: English; Japanese
• Published: 01.07.2000
• Subjects: Pinus contorta
• ISSN: 0045-5067; 1208-6037
• DOI: 10.1139/cjfr-30-7-1088

Branch sapwood hydraulic permeability, tracheid size, and earlywood to latewood ratio of annual rings were examined in lower and upper branches of closed-canopy and open-grown lodgepole pine (Pinus contorta Dougl. ex Loud.) trees. Hydraulic permeability, expressed on either a leaf area or sapwood area basis, was lower in lower branches (0.16 10 super(-5) and 5.82 10 super(-5) m super(2), respectively) than upper branches (0.26 10 super(-5) and 10.47 10 super(-5) m super(2), respectively) and was related to narrower tracheids in the sapwood of lower branches. Earlywood/latewood ratio declined in the lower branches of shaded trees. The hydraulic conductivity of upper and lower branches in closed canopy trees was reduced by drilling small holes radially through the stem. Stomatal conductance was lower, and after a growing season there was greater foliage mortality in drilled lower crown branches than in similarly treated upper branches, suggesting that the hydraulic conductivity of lower branches was closer to the lower limit required to maintain foliage than in upper branches. These data suggest that high foliage mortality and eventual death of lower branches does not occur solely because of low light but also from reduced stomatal conductance and photosynthesis resulting from shade-initiated reductions in earlywood, tracheid diameter, and branch hydraulic conductivity.Original Abstract: La permeabilite hydraulique du bois d'aubier dans les branches, la dimension des tracheiedes et le rapport du bois de printemps sur le bois d'ete dans les cernes annuels ont ete examines dans les branches du bas et du haut de pins lodgepole (Pinus contorta Dougl. ex Loud.) croissant a decouvert ou dans un couvert ferme. La permeabilite hydraulique, exprimee sur la base de la surface foliaire ou de la superficie d'aubier, etait plus faible dans les branches du bas (respectivement 0,16 10 super(-5) et 5,82 10 super(-5) m super(2)) que dans les branches du haut (respectivement 0,26 10 super(-5) et 10,47 10 super(-5) m super(2)) et etait reliee aux tracheiedes plus etroites dans le bois d'aubier des branches du bas. Le ratio bois de printemps / bois d'ete diminuait dans les branches basses des arbres ombrages. La conductivite hydraulique des branches du bas et du haut des arbres dans le couvert ferme etait reduite par de petits trous perces dans le sens radial a travers le tronc. La conductance stomatale etait plus faible et il y avait une plus forte mortalite du feuillage apres une saison de croissance dans les branches percees de la partie inferieure de la cime que dans les branches du haut traitees de la meme facon, ce qui suggere que la conductivite hydraulique des branches du bas est plus pres de la limite requise pour maintenir le feuillage que les branches du haut. Ces donnees suggerent que la mortalite elevee du feuillage et la mort eventuelle des branches du bas ne surviennent pas seulement a cause de la faible luminosite, mais aussi a cause de la diminution de la conductance stomatale et de la photosynthese qui resulte de la reduction du bois de printemps, du diametre des tracheiedes et de la conductivite hydraulique des branches engendree par le manque de lumiere.