Water relationships in a mixed oak stand (quercus petraea and Q. Robur) under natural conditions; effects of environmental factors and of thinning

Ce travail fait la synthèse de 5 années de mesures écophysiologiques et édaphiques réalisées dans un peuplement mélangé de chênes (quercus petraea et q. Robur) âgé de 35 ans. Les mécanismes de transfert de l'eau et ses résistances sont analysés en phase liquide (flux de sève) et vapeur (conductance stomatique), à différentes échelles (feuille, arbre, couvert) en condition d'alimentation hydrique optimale et en régime de dessèchement. Les deux espèces étudiées se sont montrées tolérantes à la sécheresse: régulation stomatique précoce mais partielle, gradient de potentiels hydriques élevés et niveaux de transpiration significatifs, faible vulnérabilité à la cavitation, enracinement profond. Les densités de flux de sève variaient peu entre arbres en peuplement ferme bien alimente en eau, mais la dispersion augmentait fortement après éclaircie ou lors d'un stress hydrique. La transpiration du peuplement a varié entre les années en fonction des conditions d'alimentation en eau et en relation avec les fluctuations d'indice foliaire et de structure du couvert; ce résultat a été confirmé par l'étude des effets d'une éclaircie sur l'indice foliaire et la transpiration du peuplement. Les variations de croissance en circonférence entre les années ont pu être corrélées directement et/ou avec arrière-effet aux transpirations. L'analyse de la conductance du couvert a montré une forte dépendance avec les facteurs climatiques et un fort couplage avec l'atmosphère. Une modélisation de la transpiration à partir de la formule de Penman-Monteith a été réalisée aux pas de temps horaire et journalier. Enfin, un modèle de bilan hydrique a été calibré à partir des résultats expérimentaux (phénologie, interception des précipitations, transpiration) et validé par confrontation aux mesures directes de réserve hydrique du sol (sonde à neutrons).This work summarizes 5 years of ecophysiologica! and edaphic measurements conducted in a 35-year-old mixted oaks stand (Qercus petraea et q. robur). Mechanisms of the water transfer and resistances are analysed in liquid (sap flow) and vapour phases (stomatal conductance), at different scales (leaf, tree, canopy) under well watered or drying conditions. Both species displayed some drought tolerance features : an early but partial stomatal closure that mantained high water potential gradients and significant rates of transpiration, a low vulnerability to cavitation and a deep rooting system. Neverlheless, pedunculate oak (Q. robur) was more sensitive to embolism compared to sessile oak (Q. petraea). Water uptake distribution among soil layers was modified whenl drought increased. Seasonal trends or predawn leaf water potential and soil water potential of the wettest rooted zone were similar. Sap flux densities exhibited a low variability among trees in the weil watered and closed stand, but this variability increased sharply after thinning or under dry conditions. Stand transpiration varied among years due to both soil water availability and leaf area index and canopy structure fluctuationls ; this result was confirmed by the analyse or the effects of thinning on stand leaf area and transpiration. Variations in circumference increments were related to transpiration, directly or by the way of back effects. Variations in canopy conductance were well correlated with global radiation and vapour pressure deficit and a strong coupling with the atmosphere was observed. A mode! for both daily and hourly transpiration was developed based on Penman-Monteith equation. Finally, a water balance model was calibrated from experimental data (phenology, throughfall, transpiration) and validated by comparison with directmesurements of soil water reserve (neutron probe)