Light-use efficiency of native and hybrid poplar genotypes at high levels of intracanopy competition

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Abstract:

In southern Wisconsin, U.S.A., tree growth and associated canopy traits were compared among five native and hybrid genotypes of poplar (Populus spp.) in replicated, monoclonal stands planted at a 1 × 1 m spacing. The overall objective of this study was to assess clonal suitability to cultural conditions entailing high levels of intracanopy competition (such as high-density plantations or long rotations) and to identify selection criteria suitable to such conditions. Two of the clones were Populus deltoides Bartr., two were P. deltoides × Populus nigra L. (DN) crosses, and the fifth was a P. nigra × Populus maximowiczii A. Henry (NM) cross. In the third year after establishment, variation in aboveground biomass gain (ANBG) was analyzed in relation to canopy light interception (IPAR) and canopy light-use efficiency (LUE) during a 31-day period when growing conditions were most favorable (late June through late July). ANBG in this interval varied by twofold among genotypes (2.76–5.78 Mg·ha–1), and it was highest in the two P. deltoides clones, followed by the NM and DN hybrids, respectively. Across genotypes, ANBG was unrelated to IPAR, which varied by only 5%. Instead, it was strongly and positively related (r2 = 0.99) to the twofold variation in LUE (1.06–2.22 g·MJ–1). Among measured canopy traits, the best predictor of LUE (r2 = 0.88) was an additive combination of factors associated to the optimization of canopy photosynthesis: LUE was negatively related to both the canopy light-extinction coefficient and compensation irradiance at the canopy base. We infer from these findings that poplar genotypes can vary considerably in LUE and, correspondingly, in the extent to which photosynthesis is optimized in dense canopies. Furthermore, the low LUE among hybrid genotypes at this level of intracanopy competition may reflect a bias in "tree improvement" efforts towards maximizing biomass production under conditions of relatively low competition.

La croissance des arbres et les caractéristiques correspondantes du couvert ont été comparées chez cinq génotypes natifs et hybrides de peuplier (Populus spp.) dans des peuplements monoclonaux répliqués et plantés avec un espacement de 1 m dans le Sud du Wisconsin, aux États-Unis. L'objectif global de cette étude était de déterminer si ces clones étaient adaptés à des conditions culturales caractérisées par une forte compétition dans le couvert (comme des plantations à forte densité ou de longues rotations) et d'identifier des critères de sélection adaptés à de telles situations. Deux des clones étaient des Populus deltoides Bartr., deux autres clones étaient des croisements de P. deltoides × Populus nigra L. (DN), et le cinquième était un croisement de P. nigra × Populus maximowizcii A. Henry (NM). Au cours de la troisième année qui a suivi la plantation, la variation de gain en biomasse aérienne a été analysée en relation avec l'interception de la lumière par le couvert et l'efficacité d'utilisation de la lumière par le couvert, durant une période de 31 jours pendant laquelle les conditions de croissance étaient les plus favorables (de la fin juin à la fin juillet). Au cours de cette période, le gain en biomasse aérienne pouvait varier du simple au double parmi les génotypes (2,76–5,78 Mg·ha–1), et était le plus élevé pour les deux clones de P. deltoides, suivis respectivement par les hybrides NM et DN. Pour l'ensemble des génotypes, le gain en biomasse aérienne n'était pas corrélé avec l'interception de la lumière qui variait à peine de 5%. Au lieu de cela, il était fortement et positivement corrélé (r2 = 0,99) avec la variation du simple au double de l'efficacité d'utilisation de la lumière (1,06–2,22 g·MJ–1). Parmi les caractéristiques du couvert qui ont été mesurées, le meilleur prédicteur de l'efficacité d'utilisation de la lumière (r2 = 0,88) correspondait à une combinaison additive de facteurs associés à l'optimisation de la photosynthèse : l'efficacité d'utilisation de la lumière était négativement corrélée à la fois avec le coefficient d'extinction de la lumière dans le couvert et avec l'irradiance au point de compensation à

Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2001

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