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Impact studies on Nordic forests: effects of elevated CO2 and fertilization on gas exchange

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Abstract:

The effects of rising atmospheric carbon dioxide concentration, [CO2], and fertilization on gas exchange of four field-grown tree species were examined using the branch bag technique (Picea abies (L.) Karst., Pinus sylvestris L., Fagus sylvatica L.) or whole tree chambers (Populus trichocarpa Torr. & Gray). Results are presented on changes in light-saturated rates of net photosynthesis (Asat), carboxylation efficiency (α), stomatal conductance (gs), and stomatal limitation of photosynthesis (Ls) after 2–4 years of CO2 exposure. Fertilization alone did not significantly change Asat, α, gs, or Ls for any of the species, but α and Asat were linearly related to foliage nitrogen content when compared across all treatments. No significant CO2 effects were detected for α, gs, or Asat when compared at the same intercellular [CO2], i.e., no downregulation of Asat was apparent. "Long-term" CO2 enrichment increased Asat significantly by 49, 53, 86, and 114% in Populus trichocarpa, Picea abies, F. sylvatica, and Pinus sylvestris, respectively. In all the species the relative CO2 effect on Asat increased linearly with temperature. Thus, application of a simple linear relationship could improve predictions of future tree growth responses to increasing CO2 and temperature in cool climates.

Les effets de l'accroissement de la concentration atmosphérique en dioxyde de carbone, [CO2], et de la fertilization sur les échanges gazeux de quatre espèces d'arbres élevés sur le terrain furent examinés en utilisant soit la technique des sacs à branches (Picea abies (L.) Karst., Pinus sylvestris L. et Fagus sylvatica L.) soit des chambres pour arbres entiers (Populus trichocarpa Torr. & Gray). Les résultats représentent les changements à des taux de lumière saturante de la photosynthèse nette (Asat), de l'efficience de la carboxylation (α), de la conductance stomatique (gs) et de la limitation stomatique de la photosynthèse (Ls) après 2 à 4 ans d'exposition au CO2. La fertilization seule n'a pas significativement changé Asat, α, gs ou Ls pour aucune des espèces, mais α et Asat étaient linéairement reliés au contenu en azote dans les feuilles lors des comparaisons entre les traitements. Aucun effet significatif du CO2 ne fut détecté pour α, gs ou Asat pour des comparaisons à des [CO2] intercellulaires égales, c'est-à-dire, aucune rétro-inhibition de Asat n'est survenue. Un enrichissement en CO2 à « long terme » a significativement accrû Asat par 49, 53, 86 et 114% pour Populus trichocarpa, Picea abies, F. sylvatica et Pinus sylvestris respectivement. Pour toutes les espèces, l'effet relatif du CO2 sur Asat a augmenté linéairement avec la température. L'utilisation d'une relation linéaire simple pourrait donc améliorer les prédictions sur la croissance future des arbres en réponse à une augmentation du CO2 et de la température dans les climats frais.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: May 1, 2002

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nrc/cjfr/2002/00000032/00000005/art00005
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