Root morphological plasticity and biomass production of two Chinese fir clones with high phosphorus efficiency under low phosphorus stress

Authors: Wu, Pengfei; Ma, Xiangqing; Tigabu, Mulualem; Wang, Chen; Liu, Aiqin; Odén, Per C.

Source: Canadian Journal of Forest Research, Volume 41, Number 2, February 2011 , pp. 228-234(7)

Publisher: NRC Research Press

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Available P is the major growth-limiting factor in southern China where Chinese fir (Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.) plantations are increasingly established. Planting P-efficient clones is a viable option to enhance productivity of Chinese fir plantations. Two Chinese fir clones with high P efficiency (M1 and M4) were chosen as the research materials and their adaptive responses to low P stress were examined. The increment in root morphological traits and biomass production of these clones was measured by a sand culture experiment with a heterogeneous P supply. For both clones, P starvation resulted in significantly higher root surface area and root volume but not root length. For clone M4, the mean root diameter was also larger under P deficiency than under normal P supply. Interestingly, the root morphological traits varied substantially within the same root system where the starved roots had higher values for all morphological traits than the nonstarved ones. Phosphorus starvation did not affect shoot and root biomass or the root to shoot ratio, but the whole-plant biomass increment was large under P deficiency for clone M4. In conclusion, the adaptation to low P stress in these clones is attributed to increased P acquisition and utilization efficiencies.

La disponibilité de P est le principal facteur limitant dans le sud de la Chine où le sapin de Chine (Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.) est de plus en plus planté. La plantation de clones qui utilisent efficacement le P constitue une option pour améliorer la productivité des plantations de sapin de Chine. Deux clones de sapin de Chine dont l’efficacité d’utilisation de P est élevée (M1 et M4) ont été choisis comme matériel expérimental et leurs réactions adaptatives à un léger stress causé par une carence en P ont été étudiées. L’accroissement des caractères morphologiques des racines et de la production de biomasse de ces clones a été mesuré au moyen d’une expérience de culture dans le sable avec différents apports de P. Chez les deux clones, une carence en P a entraîné une augmentation significative de la surface et du volume mais non de la longueur des racines. Le diamètre moyen des racines du clone M4 était également plus grand lorsque P était déficient que lorsque l’apport de P était normal. Il est intéressant de noter que les caractères morphologiques des racines variaient substantiellement chez un même système racinaire: tous les caractères morphologiques avaient des valeurs plus élevées chez les racines carencées que chez les racines non carencées. Une carence en P n’a pas influencé la biomasse des pousses et des racines, ni le rapport entre les racines et les pousses, mais l’accroissement de la biomasse globale des plants du clone M4 était important lorsque le P était déficient. En conclusion, l’adaptation de ces clones à un léger stress causé par une carence en P est attribuée à une plus grande efficacité de prélèvement et d’utilisation de P.

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2011

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