Effets de la sécheresse sur la vulnérabilité du xylème et les traits hydrauliques de
Pinus halepensis Mill.
Amira Ben mna
Thèse encadrée par Med Larbi Khouja INGREF,TunisRoland Huc, INRA,URFM, Avignon
AGORA Workshop, Tunis 12 Juin, 2012
• Les sécheresses exceptionnelles créent des dommages écologiques et économiques considérables dans les écosystèmes forestiers
• La projection du climat futur annonce des épisodes desécheresse plus longs, plus fréquents et plus intensespour la région Méditerranéenne considérée comme unhotspot
Introduction
Forte contrainte hydrique, en augmentation suivant les scenarios de changement climatique
(Gao and Giorgi, 2008)
Face à ces contraintes élevées les arbres ont-ils tous les même capacités pour éviter les dysfonctionnements
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L'ascension de la sève
gradient de pression(tension)
La circulationde la sève
ponctuation
trachéides
L’embolie
Sous l’effet de fortes tensions, la colonne d’eau est brisée par une bulle d’air (cavitation). Si le système segénéralise c’est l’embolie.
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La transpiration rapide en période de sécheresse augmente la tension de l'eau dans le système conducteur des arbres, ce qui accroît le risque d'embolie gazeuse et le dysfonctionnement du xylème
Mesure de la perte de conductivité en fonction de la tension
0
20
40
60
80
100
-8 -6 -4 -2 0
PL
C (
%)
Potentiel hydrique (MPa)
P50
Sécheresse croissante
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- La vulnérabilité du xylème est quantifiée comme la tension (potentiel hydrique) de l'eau
induisant 50% de la perte de la conductivité hydraulique (P50) dans la partie considérée de la
plante
Variabilité du trait de vulnérabilité à l’embolie
- Diffère t’elle à l’échelle intra-spécifique (provenances) ?
Breda et al. AFS, 2006
Vulnérabilité à l’embolie (mesurée par la P50) chez plusieurs espèces méditerranéennes par rapport à des espèces tempérées.
La vulnérabilité diffère suivant les espèces
ce qui rend la P50 un critère important pour identifier les génotypes résistants à la sécheresse.
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La thèse est essentiellement axée sur le fonctionnement hydraulique. Elle se déroule dans une première étape en France avec :
mesure de traits directement associés à la résistance à la sécheresse du pin d’Alep (vulnérabilité du xylème) ; choix d’autres mesures indirectes (proxys) pouvant s’appliquer sur des effectifs larges (conductivité hydraulique, densité du bois, LMA,...) ;
analyse des corrélations entre traits sur un nombre limité d'arbres pour valider l'intérêt de ces mesures ;
évaluation de la diversité génétique dans les peuplements naturels (SOERE - Font-Blanche)
Une seconde étape se déroule en Tunisie avec :
comparaison de la diversité observée dans des provenances en tests
et dans les peuplements d'origine correspondants
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– Les provenances, sur un même site, qui présentent des taux de survie différents vis à vis de la sécheresse, ont-ils des traits hydrauliques différents ?
– Ces traits peuvent ils expliquer la différence de survie ?
Objectifs de la présente étude
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Plusieurs provenances de Pinus halepensis se trouvent autour de la Méditerranée. Dans cette étude, nous avons cherché à caractériser leurs propriétés hydrauliques en lien avec la tolerance à la sécheresse en essayant de répondre principalement à 2 questions :
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L'étude de la variabilité phénotypiquede pin d'Alep dans le bassin méditerranéen
vis à vis à la résistance à la sécheresse des arbres sélectionnés
est un défi important
Dans ce processus, la vulnérabilité du xylème est un paramètre clé pour
explorer la résistance des arbres face à une grave sécheresse. Cela peut
avoir des implications importantes
pour la gestion des forêts (naturel et artificiel) et pour l'adaptation au
changement climatique.
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Matériel et Méthodes
P. halepensisen forêt naturelle (site de Font-Blanche)
Provenances de P. halepensis dans une plantation comparative (Ceyreste, Bouches du Rhône : a, b, c) et dans une forêt naturelle (d)
. potentiel hydrique du xylème
. courbes de vulnérabilité (P50)
. conductivité hydraulique / surface d'aubier (Ks)
. conductivité hydraulique / surface foliaire (Kl)
Mesures
Provenancesa - Ouardane Bouksane, Maroc
b - Cehegin, Espagne
c - Vico del Gargano, Italy
d - Font-Blanche, France
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Arbres - témoins
- soumis à 30% d’exclusion des précipitations
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Xyl’EmINRA PIAF – Bronkhorst ®
1. Mesure de la conductivité native
2. Mesure de la perte de conductivitéen fonction de la sécheresse pour évaluer la vulnérabilité
Les mesures hydrauliques(Sperry et al. 1988)
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Azote sous pression
Mesure de la perte de conductivité par embolie :la méthode d’injection d’air
Chambre à pression
tige
Dispositif de chambres multiples (Inra, Avignon)
PMS TM
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Courbes de vulnérabilité des quatre provenances de P. halepensis en plantation comparative (Ceyreste)
Font-Blanche
Vico del Gargano
G. Bouksane
Cehegin
Pert
e d
e la c
onduct
ivité
(%)
Potentiel hydrique du xylème(MPa)
P50
Les résultats indiquent :- une différence de réponse des branches concernant la vulnérabilité à la sécheresse.La tension moyenne du xylème pour P50 est comprise entr -5,6 à -4,4 MPa ;
- une meilleure résistance du xylème est affiché par les arbres de la forêt naturelle et, paradoxalement, par les arbres de la provenance (Vico del Gargano) qui a un faible taux de survie dans les plantation comparatives (Bariteau, 1992).
Résultats
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Effets à court terme de la sécheresse expérimentale in-situ
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- KS et Kl augmentent sous l’effet de la sécheresse
- Pas de modification de P50Après deux années de traitement …
Cela traduirait par la mise en place d’un double levier :- l’augmentation de la porosité (Ks) des axes- la diminution des surfaces transpirantes par rapport à la conductivité (Kl)
Ces deux traits hydrauliques (Ks et Kl) permettent de réduire les tensions en situation de sécheresse et donc les risques d’embolie
Comment s’explique cette situation paradoxale (faible survie et meilleure résistance à l’embolie) ?
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Conclusion La P50 est un paramètre clé dans l'adaptation et la tolérance
des plantes à la sécheresse aussi bien un trait variable au sein d’une population.
Les courbes de la vulnérabilité sont toutefois difficiles à établirpour un nombre important de répétitions en vue d’effectuerdes tests génétiques
les traits hydrauliques, comme Ks, Kl, sont aussi des traitsessentiels pour réguler les tensions et les pertes d’eau
Ces traits, comme les traits foliaires, et les caractéristiques dubois tels que la microdensité (actuellement en cours d’analyse,collab. Ph. Rozenberg) sont des proxys de vulnérabilité à lasécheresse, et se prêtent davantage à l’analyse des grandesséries.
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Perspectives
• Explorer la variabilité génétique de la résistance à la cavitation
• Sélectionner et identifier les meilleurs génotypes performants au stress hydrique
• Identifier les base génétiques de la cavitation
• Comprendre certains effets des accidents climatiques extrêmes sur la stabilité des forêts
• Utilisation de cet methode sur d ’autres espèces (Pinus nigra, Quercus suber)
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