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Patterns of late-season photosynthate movement in sugar maple saplings

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Abstract:

A more detailed understanding of seasonal dynamics of carbon allocation between roots and shoots of temperate zone trees is needed. We labeled sapling stands of sugar maple (Acer saccharum Marsh) with 13CO2 in four 3 m diameter chambers during a 3 week interval in September 2006 and traced the movement of this 13C pulse through trees and soil during autumn and spring. High enrichment of 13C in foliage was achieved (13C = 387‰± 16‰). Late-season photosynthate was strongly mobilized during leaf senescence and stored in twigs, wood, and roots. Very high 13C enrichment of soil CO2 emissions at this time (13C = 766‰± 82‰) indicated the role of late-season photosynthesis in supplying root metabolism after the growing season. Rhizosphere soil was weakly enriched in 13C during fall, and increased significantly over the winter. Earthworms were highly enriched in fall, indicating that they consumed roots. In spring, 13C was strongly mobilized to growing shoots but not to growing fine roots; apparently, fine root growth in spring was not supplied by late-season stored photosynthate. These results provide insights into the seasonal dynamics of temperate tree carbon allocation with implications for disruption of these dynamics by global warming.

Nous avons besoin d’une compréhension plus détaillée de la dynamique saisonnière de l’allocation du carbone aux racines et aux pousses des arbres en zone tempérée. Nous avons marqué de jeunes peuplements d’érable à sucre (Acer saccharum Marsh.) avec du 13CO2 dans quatre chambres de trois mètres de diamètre durant un intervalle de trois semaines en septembre 2006 et nous avons suivi les mouvements de cette impulsion de 13C dans les arbres et le sol à l’automne et au printemps. Un enrichissement élevé en 13C a été obtenu dans le feuillage (13C = 387 ± 16 ‰). À la fin de la saison, les produits de la photosynthèse ont été fortement mobilisés pendant la période de sénescence des feuilles et emmagasinés dans les rameaux, le bois et les racines. Au même moment, un enrichissement élevé en 13C des émissions de CO2 du sol (13C = 766 ± 82 ‰) était une indication du rôle de la photosynthèse à la fin de la saison dans l’approvisionnement du métabolisme des racines après la saison de croissance. La rhizophère du sol était faiblement enrichie en 13C durant l’automne et l’enrichissement augmentait de façon significative au cours de l’hiver. Les vers de terre étaient fortement enrichis à l’automne, indiquant qu’ils consommaient des racines. Au printemps, le 13C était fortement mobilisé par la croissance des pousses mais pas par la croissance des racines. La croissance des racines fines au printemps n’était apparemment pas supportée par les produits de la photosynthèse emmagasinés à la fin de la saison. Ces résultats donnent une idée de la dynamique saisonnière de l’allocation du carbone chez les arbres de la zone tempérée et des répercussions du réchauffement global sur la perturbation de cette dynamique.

Document Type: Research Article

Publication date: 2009-12-01

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