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Temperate forest herbs are adapted to high air humidity — evidence from climate chamber and humidity manipulation experiments in the field

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Abstract:

How growth and morphology of wild plants are controlled by the water vapor saturation deficit of the air (vapor pressure deficit, VPD) is not sufficiently understood. We tested the hypothesis that VPD acts on temperate woodland herbs independently from soil moisture by exposing two species (Mercurialis perennis L. and Stachys sylvatica Torr.) to variable VPD levels in climate chambers and in open-top chambers on the forest floor. A decrease in air humidity from 85% to 40% in the climate chamber experiment, which simulates a microclimate change after canopy gap creation, resulted in a 40% decrease in biomass production of both species when grown in hydroponic culture. This result is supported by the more realistic open-top chamber experiment, which showed a productivity decrease by approximately 25% when plants were continuously exposed to an atmosphere with 15% lower air humidity than ambient. Elevated VPD levels reduced biomass production through either a reduced leaf expansion rate or a lower number of formed leaf buds. We conclude that many woodland herbs require sufficiently high air humidity for optimal growth; permanently decreased air humidity, as may occur in a future drier climate, after gap creation, or after clear-cutting of the forest, may threaten the vitality and survival of woodland herbs.

La façon dont le déficit de saturation de l’air en vapeur d’eau contrôle la croissance et la morphologie des plantes sauvages n’est pas suffisamment comprise. Nous avons testé l’hypothèse voulant que le déficit de saturation agisse sur les plantes herbacées forestières des régions tempérées indépendamment de l’humidité du sol en exposant deux espèces (Mercurialis perennis L. et Stachys sylvatica Torr.) à différents niveaux de déficit de saturation dans des chambres climatiques et dans des chambres à ciel ouvert sur le parterre forestier. Une réduction de l’humidité de l’air, de 85% à 40%, dans les chambres climatiques pour simuler un changement de microclimat après la création d’une trouée dans le couvert a entraîné une diminution de 40% de la production de biomasse chez les deux espèces qui croissaient en culture hydroponique. Ces résultats sont supportés par l’expérience en chambres à ciel ouvert, plus réaliste, qui a montré que la productivité diminue d’environ 25% lorsque les plantes sont continuellement exposées à une atmosphère où l’humidité de l’air est 15% inférieure aux conditions ambiantes. Des niveaux élevés de déficit de saturation ont réduit la production de biomasse via soit une réduction du taux d’expansion des feuilles, soit la formation d’un moins grand nombre de bourgeons foliaires. Nous concluons que plusieurs plantes herbacées forestières exigent que l’humidité de l’air soit suffisamment élevée pour atteindre une croissance optimale. Une réduction permanente de l’humidité de l’air, comme cela risque d’être le cas dans l’avenir avec un climat plus sec, après la formation de trouées ou à la suite d’une coupe à blanc de la forêt, pourrait menacer la vitalité et la survie des plantes herbacées forestières.

Document Type: Research Article

Publication date: 2009-12-01

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