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Dendroecological analysis of climatic effects on Quercus petraea and Pinus halepensis radial growth using the process-based MAIDEN model

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Abstract:

A process-based model (MAIDEN, modeling and analysis in dendroecology) is compared with statistical response functions to analyze the climate–growth relationship for two different species (sessile oak (Quercus petraea (Matt.) Liebl.) and Aleppo pine (Pinus halepensis Mill.)) growing in contrasting climates (temperate and Mediterranean). Growth data were obtained using dendroecological sampling procedures. Results obtained with both methods are consistent, but the MAIDEN model provides a more explanatory analysis than classical statistical tools. Analyses with MAIDEN indicate that oak stomatal conductance is sensitive to atmospheric vapor deficit, whereas precipitation and soil water deficit are not limiting factors in the study area. In contrast, the soil water regime is the major controlling factor of bole growth variability for Aleppo pine. The model shows that remobilization of the carbohydrate reserves in spring is of major importance for leaf and root expansion, and it affects the subsequent bole increment of oak. Because the amount of carbon that can be mobilized in spring is linked to carbon stored the previous year, these processes explain how the growth of oak trees is linked in this way from one year to the next. In contrast, the MAIDEN model shows that carbohydrate-reserve dynamics, phenology, and bole growth are less connected for Aleppo pine trees.

Un modèle basé sur les processus (MAIDEN, modélisation et analyse en dendrochronologie) est comparé à des fonctions de réponse statistiques dans le but d'analyser la relation entre la croissance et le climat pour deux espèces différentes (chêne sessile (Quercus petraea (Matt.) Liebl.) et pin d'Alep (Pinus halepensis Mill.)) croissant dans des climats contrastés (tempéré et méditerranéen). Des données de croissance ont été obtenues à partir de procédures d'échantillonnage propres à la dendroécologie. Les résultats obtenus avec les deux méthodes sont consistants, même si le modèle MAIDEN offre une analyse plus explicative comparativement à celle des outils statistiques traditionnels. Les analyses faites avec MAIDEN indiquent que la conductance stomatique du chêne est sensible au déficit de pression de vapeur atmosphérique alors que la précipitation et le déficit en eau du sol ne sont pas des facteurs limitants dans l'aire d'étude. Par contre, le régime hydrique du sol est le principal facteur régissant la variabilité de la croissance du tronc pour le pin d'Alep. Le modèle montre que la remobilisation des réserves en hydrates de carbone au printemps est d'une importance majeure pour l'expansion du feuillage et des racines et qu'elle affecte subséquemment la croissance du tronc du chêne. Puisque la quantité de carbone qui peut être mobilisée au printemps est liée au carbone emmagasiné l'année précédente, ces processus expliquent pourquoi la croissance du chêne est corrélée de cette façon d'une année à l'autre. À l'opposé, le modèle MAIDEN montre que la dynamique des réserves en hydrates de carbone, la phénologie et la croissance du tronc sont moins connectées dans le cas du pin d'Alep.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: April 1, 2004

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