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Effects of climate warming on canopy water dynamics of a boreal black spruce plantation

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Abstract:

The purpose of this study was to quantify the effects of climate change (in the form of elevated air and soil temperatures) on transpiration and sap flux rates of black spruce (Picea mariana (Mill.) BSP). Five treatments were established in northern Manitoba, Canada, with the experimental design consisting of heated and control blocks. Air and soil temperatures were maintained approximately 5°C above control temperatures using greenhouse chambers. Two of the chambers also included controls to maintain ambient vapor pressure difference (VPD). Sap flux (JS), was not significantly different among treatments in the May or July time periods. However, JS was significantly greater for heated VPD controlled trees than for trees in all other treatments when averaged over the entire study period. JS was positively correlated to photosynthetic photon flux density for all trees. Lower photosynthetic photon flux density in chamber treatments resulted in the creation of models used to estimate JS and canopy transpiration (EC) values that were used in the analysis. Average daily and cumulative growing season EC values were significantly greater for the heated VPD controlled treatments than for other treatments. The results from this study suggest that EC of boreal black spruce will increase if VPD remains unchanged while air temperatures increase.

L’objectif de cette étude était de quantifier les effets des changements climatiques (sous la forme d’une augmentation de la température de l’air et du sol) sur le taux de transpiration et de flux de sève de l’épinette noire (Picea mariana (Mill.) BSP). Cinq traitements ont été appliqués dans le nord du Manitoba, au Canada, selon un dispositif expérimental comprenant des blocs chauffés et témoins. Les températures de l’air et du sol ont été maintenues à environ 5°C au-dessus de celles des témoins à l’intérieur de compartiments de serre. La différence de pression de vapeur (DPV) a été maintenue au niveau ambiant dans deux de ces compartiments. Au cours des mois de mai et de juillet, il n’y avait pas de différence significative de flux de sève (JS) entre les traitements. Cependant, en considérant les valeurs moyennes de l’ensemble de la période d’étude, le JS des arbres était significativement plus élevé dans les blocs chauffés où la DPV était contrôlée que dans tous les autres traitements. Chez tous les arbres, le JS était positivement corrélé à la densité de flux photonique photosynthétique. De plus faibles valeurs de la densité de flux photonique photosynthétique dans les traitements impliquant des compartiments de serre nous ont incités à mettre au point des modèles d’estimation de JS et de la transpiration de la canopée (EC) qui ont été utilisés dans l’analyse. La moyenne journalière de la EC et sa valeur cumulée pour l’ensemble de la saison de croissance étaient significativement plus élevées dans les blocs chauffés où la DPV était contrôlée que dans les autres traitements. Les résultats de cette étude indiquent que la EC de l’épinette noire boréale augmentera si la DPV demeure inchangée pendant que la température de l’air augmente.

Document Type: Research Article

Publication date: 2011-02-01

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  • Published since 1971, this monthly journal features articles, reviews, notes and commentaries on all aspects of forest science, including biometrics and mensuration, conservation, disturbance, ecology, economics, entomology, fire, genetics, management, operations, pathology, physiology, policy, remote sensing, social science, soil, silviculture, wildlife and wood science, contributed by internationally respected scientists. It also publishes special issues dedicated to a topic of current interest.
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