Effects of defoliation on growth, biomass allocation, and wood properties of Betula pendula clones grown at different nutrient levels

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Abstract:

Three-year old Betula pendula Roth clones were grown at two nutrient levels in a field experiment to investigate the responses and recovery in growth and wood properties to a range of defoliation levels (0–100%). No general threshold value of defoliation level for negative effects in growth was found, since the sensitivity of saplings to defoliation varied according to plant traits studied. However, responses were related to defoliation intensity. Saplings compensated for 25% defoliation in terms of height growth and number of current branches and were able to tolerate 50% defoliation without effects on diameter growth 1 year after the defoliation. Nutrient availability was significant only in determining how total biomass responded to defoliation. Fertilized saplings were able to tolerate 25% defoliation without reduction in total biomass, but nonfertilized saplings were not. The interaction between defoliation and fertilization disappeared in the second growing season after the defoliation. Saplings were not able to compensate for 75% defoliation in terms of total biomass or for 100% defoliation in terms of growth and branching even in 2 years' recovery time. In stemwood, complete defoliation reduced growth ring width and vessel diameter simultaneously and also induced a narrow zone of secondary xylem with defects. Our results suggest that defoliation level and recovery time played a crucial role in compensatory growth of birch saplings, while nutrient availability had a minor role.

Des clones de Betula pendula Roth âgés de 3 ans ont été cultivés en présence de deux niveaux de nutriments dans une expérience sur le terrain, pour étudier leurs réponses et la reprise de croissance ainsi que les propriétés du bois suite à une gamme d'intensité (0–100%) de défoliation. Aucun seuil général d'intensité de défoliation entraînant des effets négatifs sur la croissance n'a été observé étant donné que la sensibilité des gaules à la défoliation variait selon la caractéristique étudiée. Cependant, les réponses étaient reliées à l'intensité de la défoliation. Les gaules ont compensé une défoliation à 25% par la croissance en hauteur et le nombre de branches et pouvaient tolérer une défoliation à 50% sans que la croissance en diamètre soit affectée. La disponibilité de nutriments n'avait d'effet significatif que sur la réponse de la biomasse totale à la défoliation. Les gaules fertilisées pouvaient tolérer une défoliation à 25% sans réduction de la biomasse totale, ce qui n'était pas le cas des gaules non fertilisées. L'interaction entre la fertilisation et la défoliation est disparue au cours de la deuxième saison de croissance après la défoliation. Les gaules n'ont pu compenser une défoliation à 75% par la biomasse totale ni une défoliation à 100% par la croissance et la production de branches, même après 2 ans. Dans le bois de tronc, une défoliation complète a réduit simultanément la largeur du cerne et le diamètre des vaisseaux et a provoqué la formation d'une zone étroite de xylème secondaire avec des défauts. Le degré de défoliation et le temps nécessaire au recouvrement jouent un rôle plus crucial pour la croissance compensatoire des gaules de bouleau que la disponibilité des nutriments.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: March 1, 2002

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