In the terrestrial biosphere forests have a significant role as a carbon sink. Under recent climate change, it is increasingly important to detect seasonal change or ‘phenology’ that can influence the global carbon cycle. Monitoring canopies using camera systems has offered an inexpensive means to quantify the phenological changes. However, the reliability is not well known. In order to examine the usefulness of cameras to observe forest phenology, we analysed canopy images taken in two deciduous forests in Japan and England and investigate which colour index is best for tracking forest phenology and predict carbon uptake by trees. A camera test using model leaves under controlled conditions has also carried out to examine sensitivity of colour indices for discriminating leaf colours. The main findings of the present study are: 1) Time courses of colour indices derived from images taken in deciduous forests showed typical patterns throughout the growing season. Although cameras are not calibrated instrument, analysis of images allowed detecting the timings of phenological events such as leaf onset and leaf fall; 2) The strength of the green channel (or chromatic coordinate of green) was useful to observe leaf expansion as well as damage by spring late frost. However, the results of the camera test using model leaves suggested that this index was not sufficiently sensitive to detect leaf senescence. Amongst colour indices, Hue was the most robust metric for different cameras, different atmospheric conditions and different distances. The test also revealed Hue was useful to track nitrogen status of leaves; 3) Modelling results using a light use efficiency model for GPP showed a strong relationship between GPP and Hue, which was stronger than the relationships using alternative traditional indices.

Tuber aestivum is an ectomycorrhizal ascomycete with underground fruit bodies. It is an economically important species, but has been regarded as endangered in Sweden. My inventory has increased the number of reported localities from 3 to 31. It has long been debated whether T. aestivum and T. uncinatum are conspecific or not, so a clarification would help conservation biology and cultivation. My study included 117 fruit bodies of both taxa from 8 countries. The phylogenetic (ITS) and microscopic analyses showed that the two taxa were synonyms and that the spore reticulum height, used to separate the taxa, is not diagnostic. T. aestivum was clearly different from T. mesentericum, which I reported new to Sweden. The Gotland T. aestivum population was genetically distinct (RAPD) from other European specimens. The genetic variation suggested sexual reproduction. The habitat of 18 T. aestivum sites on Gotland were analysed and compared with data from France. No striking functional differences in soil chemistry were found, so a possible T. aestivum ecotype on Gotland would rather be an adaptation to the colder and drier climate. Selecting local T. aestivum inoculum for truffle orchards in Northern Europe could be important for successful truffle production. In 1999, 10 experimental truffle orchards with a total of 240 oak and hazel seedlings were established on Gotland, and as a result of this project 3000 commercial oak seedlings were planted in 2000-2001. In 2004, T. aestivum mycorrhiza was still present in all of the 22 orchards studied on Gotland, some in soils different from natural habitats. In addition, the project has also generated a truffle cultivation association, a truffle company, truffle dog breeding and export of T. aestivum to France.

Diss. (sammanfattning) Uppsala : Sveriges lantbruksuniv., 2007. / Härtill 5 uppsatser.

Felling of old trees as well as changes in land use and management of wooded pastures has led to the decline of biodiversity associated with old deciduous trees in Europe. This also applies to Sweden’s most species rich tree, the oak tree (Quercus robur), which changes with age and develops, for example, a rougher bark structure, deeper bark fissures and cavities. These give rise to several different microhabitats that favor the presence of lichens, mosses and wood-dependent organisms. To preserve the biodiversity, environmental conditions linked to a high diversity need to be identified and described, of which indicator species are a simplified way of measuring diversity. Epiphytic lichens are well-used indicators of environmental conditions because of their habitat specificity, longevity and sensitivity to air quality and humidity. In this study, the impact of regional (latitude, longitude and dominated landscape) and local (diameter and sun exposure) environmental variables on species richness and occurrence of epiphytic lichens on coarse oak trees (Quercus robur) were analyzed in meadows and pastures in southern Sweden with generalized linear models (GLM). A total number of 2346 oak trees were included in the study, of which about 47 % had presence of at least one of the studied lichen species. All environmental variables demonstrated significant effects on species richness, of which the regional had the greatest effect. Also with the species-specific analyses the same effect of the regional variables was found, while single species showed different requirements for the local factors. The results indicate that global warming may move the Swedish species composition more to the Northeast and that increased homogenization of the landscape may threaten the diversity attached to oaks. The results also demonstrate the importance of preserving a varied landscape with trees of different sizes, ages and different levels of sun exposure to accommodate a greater diversity of epiphytic species, but also other species linked to oak trees.

Trees adjust wood anatomical structure to environmental conditions, predisposing time series of quantitative wood anatomical parameters to be valuable source of palaeoenvironmental information. In this doctoral project we analysed the response of vessel parameters of i) floodplain Quercus robur to groundwater level fluctuation, hydroclimate variability and extreme events (droughts and floods), and of ii) Betula pendula to mechanical damage caused by various disturbances. Although climatic signal as well as pointer years stored in tree-ring width chronologies of Quercus robur largely differ between sites, quantitative vessel parameters contain spatially- homogenous positive signal of previous year summer temperature and current year winter/early spring temperature. The only between-site difference in wood anatomical chronologies is negative effect of moisture on vessel size in floodplain, which does not occur in not-flooded lowland sites. We suggest that while tree productivity benefits from high water availability, the wood anatomical structure of Quercus robur is constrained by high soil water saturation in floodplain zone. In addition, the response of tree-ring widths to moisture availability is not uniform inside single stand, but subgroups of trees with completely opposite response coexist...

Patterns of trees’ endogenous rhythmic growth (ERG) and paralleled C allocation shift between root and shoot systems have been studied, but there is still a need to understand their impact in shaping soil microbiomes. Moreover, the impact of plants on soil microbial communities can be modulated or overweighed by time-induced plant and/or seasonal changes. Thus, we intended to analyze the structure of soil microbiomes as response to simultaneous alternated host tree root and shoot flushes and time-induced changes within one vegetation period at two sites in Central Germany. In this study, we utilized oak phytometers (Quercus robur L., clone DF159) as host trees, and made use of their ERG, whereby consecutive root and shoot flushes make a complete growth cycle. We studied two complete growth cycles during the same vegetation period, performed a non-destructive soil sampling and applied high-throughput amplicon sequencing of the bacterial 16S gene and the fungal ITS2 region. As C allocation shifts between the tree root and shoot, released root exudates and consequently the nutrient availability alternate for soil microorganisms. We therefore anticipated different microbial communities in the host tree root zone along the growth cycles until autumnal leaf senescence. In our results, the bacterial community exhibited a directional change over time along the vegetation period. In contrast, the fungal community appeared sample specific. Our findings enlarge the current understanding of the temporal microbial assembly in the host tree root zone.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:59:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_fabiano_simoes.pdf: 1352147 bytes, checksum: bbf5158765549e6f666c328bf1d547a9 (MD5) Previous issue date: 2011-04-29 / The knowledge of physiological processes during both dormancy and vegetative growth is important for adaptation processes in temperate zone woody angiosperms, especially in water management by those plants. The objectives of this work were to evaluate the water content and carbohydrate metabolism during the progress of dormancy in pears, to evaluate strategies of water use in two woody species (apple and walnut), which were subjected to three different levels of water deficit, and also to evaluate reliability of air injection technique to induce cavitation in three woody angiosperms. The first experiment was conducted during autumn and winter of 2008 in Brazil, and it was used plants of pears cultivars Packham's Triumph and Housui. The second study was carried out during the summer season of 2009 in France, with apple and walnut trees under water stress. The third experiment was done in France in 2009, and three species of woody angiosperms with different lengths of xylem were used Betula pendula, Prunus persica and Quercus robur. From the results it was concluded that the water content in tissues might be a marker of dormancy progression for cv. Packham's Triumph. However, the data were not conclusive and clear in cv. Housui. Stomatal closure might be an important parameter for preventing xilemian cavitation in walnut and apple trees subjected to soil water deficit. Apple trees stomata grown under severe drought regime remained partially open, indicating a greater tolerance of this species to drought in comparison to walnut. Finally, the double-ended pressure sleeve technique is reliable for species with diffuse-porous xylem by using short chambers and also branches longer than the xylem vessels. / O conhecimento dos processos fisiológicos, tanto na fase de repouso quanto no desenvolvimento vegetativo, é importante na adaptação das angiospermas lenhosas de clima temperado, especialmente na questão da gestão da água pela planta. Os objetivos deste trabalho foram avaliar o conteúdo da água e o metabolismo de carboidratos durante o progresso da dormência em pereiras, avaliar estratégias do uso da água em duas espécies lenhosas (macieira e nogueira), que foram submetidas a três níveis de déficit hídrico, e por fim, avaliar a confiabilidade da técnica de injeção de ar para indução à cavitação em três espécies de angiospermas lenhosas. No primeiro experimento, conduzido durante o outono e inverno de 2008 no Brasil, utilizou-se plantas de pereira cultivares Housui e Packham´s Triumph. O segundo experimento foi desenvolvido na França durante o verão de 2009, com macieiras e nogueiras sob estresse hídrico. O terceiro experimento foi conduzido na França em 2009 com três espécies de angiospermas lenhosas com diferentes comprimentos dos vasos do xilema, Betula pendula, Prunus persica e Quercus robur. A partir dos resultados concluiu-se que o conteúdo de água nos tecidos pode ser um marcador do progresso da dormência para cv. Packham s Triumph. Porém os dados não foram conclusivos para cv. Housui. O fechamento estomático pode ser um importante parâmetro na prevenção à cavitação xilemática em nogueiras e macieiras submetidas a déficit hídrico no solo. Em regime de secas severas, a macieira mantém os estômatos parcialmente abertos, indicando maior tolerância desta espécie à seca quando comparado à nogueira. E por fim, a técnica de injeção de ar utilizando câmara de ar com duas saídas é fiável para espécies com xilema de porosidade difusa, utilizando câmaras curtas e amostras de ramo que tenha comprimento superior aos vasos do xilema.

La typologie des stations forestières a été réalisée avec succès dans plusieurs petites régions écologiques de Nord-Est. Celles-ci ont toutes en commun d'avoir conservé des forêts dans leur ensemble très "naturelles". Le but essentiel de cette étude est la définition des stations forestières en milieu fortement artificialisé. Le massif de Haguenau (Bas-Rhin) a subi en effet une forte pression anthropique, traduite surtout par l'extension récente du pin sylvestre, accompagnée d'une intensification de la sylviculture: coupes à blanc, labour à la régénération, plantation d'un sous-étage de hêtre. Il nous fallait donc: - déterminer si l'enrésinement permet encore la définition des types stationnels et dans quelle mesure il modifie les types de station préexistants - à partir de cette typologie, étudier la place à impartir aux différentes essences sur la base de leurs performances de croissance et de leur qualité technologique. La méthode employée est celle développée au niveau national pour la typologie des stations forestières françaises par l'INRA de Nancy. L'inventaire vise à établir sur une base phytosociologique les unités de végétation et leurs principales caractéristiques écologiques. Nous avons tout d'abord, à l'occasion de cette étude, apporté une contribution méthodologique sur plusieurs points: - L'existence, particulièrement nette en milieu forestier de plaine, d'unités de végétation intermédiaires entre plusieurs types nous a amené à nous placer dans un cadre conceptuel nouveau pour la typologie des stations, les ensembles valués (ou ensembles flous). Ceux-ci permettent de quantifier l'appartenance d'un élément (relevé) à un ensemble (type de station) au sein d'un référentiel donné. L'application de ce concept dans un programme de classification automatique valuée nous a permis de distinguer les relevés centraux de nos types de station et les relevés intermédiaires entre plusieurs types. Cette théorie, susceptible d'applications à de nombreux autres domaines de l'écologie, permet d'aborder avec plus d'objectivité le problème des limites entre unités de végétation, que ce soit au niveau concret des communautés végétales ou au niveau abstrait des types de végétation. - L'analyse factorielle des correspondances, avec les variables floristiques en éléments principaux et les variables écologiques en éléments supplémentaires, reste l'outil de base de notre étude. La projection en variables supplémentaires des variables floristiques prenant en compte l'abondance-dominance nous a montré la concordance entre les optimums de présence et d'abondance-dominance pour la presque totalité des espèces. - Nous avons aussi expérimenté avec succès une procédure rapide et pratique de construction directe du tableau phytosociologique à partir des données brutes. Ces résultats s'insèrent dans une vue plus globale qui, tenant compte d'une part de la quantité croissante de données collectées lors des études phytosociologiques, d'autre part du développement constant des capacités de calcul des ordinateurs, nous pousse à expérimenter et appliquer de nouvelles procédures d'analyses automatiques des données. Nous avons ainsi défini neuf types de station regroupant, avec les types de station rares du massif, un total de vingt unités phyto-écologiques. Ces unités s'articulent autour de trois pôles: les aunaies-frênaies de l'Alno-Padion (1 type de station), les chênaies du Carpinion (4 types de station), les pineraies du Quercion (4 types de station). La division entre Alno-Padion et Carpinion d'une part et Quercion d'autre part, correspond relativement bien à la division géologique du massif entre substrats marneux oligocènes et loessiques d'une part et sableux d'autre part. Ces neuf types de station, parfaitement révélés par leur flore, s'ordonnent selon un gradient de richesse chimique du milieu. Mais l'hydromorphie nous a amené à distinguer au sein du Quercion des variantes sèche et fraîche dans chaque type de station. Cette distinction a soulevé deux problèmes, concernant l'un la valeur indicatrice de la végétation, l'autre l'interprétation des profils pédologiques. - La végétation ne permet pas de distinguer les variantes hydromorphes des variantes sèches. Certaines espèces, au premier rang desquelles Molinia caerulea, ne semblent pas avoir le comportement synécologique qu'on leur attribue généralement. En effet, la molinie atteint une forte fréquence de présence sur sols secs, identique ou supérieure à celle qu'elle a dans les types de station hydromorphes. Ce résultat souligne la nécessité d'études autécologiques plus poussées sur cette espèce. Nos unités ont dû alors être définies sur une base pédologique mais un autre problème s'est alors posé: - l'hydromorphie peut passer totalement inaperçue en milieu très pauvre tel celui des sables de Haguenau (appauvris en fer en particulier). Les podzols humo-ferrugineux secs décrits par certains auteurs dans le massif sont en fait des podzols hydromorphes. La distinction est importante, comme le prouvent s'il en était nécessaire les différences de productivité enregistrées dans ces différents milieux. Nous avons été amenés à suivre le niveau des nappes qui reste donc le seul critère fiable d'appréciation de l'hydromorphie. La typologie montre en tout cas qu'il a été tout à fait possible de définir des types de station indépendamment de l'enrésinement. Nos types stationnels correspondent en effet indifféremment à des faciès de chênaies, chênaies-pineraies, pineraies éventuellement naturelles ou à coup sûr artificielles. Est-ce à dire que l'enrésinement n'a aucun impact important sur le milieu haguenovien ? Notre étude n'est pas dirigée directement vers l'étude de la dynamique de la végétation, mais plusieurs constatations peuvent en être tirées. Le pin sylvestre, dont on ne peut pas garantir l'indigénat, est cependant certainement très anciennement implanté dans certaines stations, comme nous le montrent nos analyses palynologiques de sols, encore en cours actuellement. Or, sur ces stations, comme sur celles répertoriées par le service forestier local comme étant éventuellement des stations à pin sylvestre naturel (donc ayant été en tout cas régénérées avant 1871, date à laquelle les forestiers allemands ont pratiqué les premiers reboisements artificiels connus), nous avons toujours observé, en conditions drainées, des sols peu évolués de type intergrade entre les sols bruns ocreux et les sols ocres podzoliques. La podzolisation y est marquée par la seule migration de l'aluminium. Plusieurs indices (archéologiques surtout) laissent à penser que le peuplement originel était une lande ou une pineraie très claire à callune, à potentialités dégradantes plus fortes encore que le peuplement actuel. L'évolution des milieux suite à l'enrésinement ne semble donc pas prendre à Haguenau les voies de dégradation rapide constatées dans d'autres régions. Les mécanismes de la pédogénèse restent à élucider pour ce type de sol et dans cette région. L'impact de la sylviculture se manifeste cependant dans une unité de végétation particulière, les pineraies à robinier (unité n°2330) où les modifications de la flore et du milieu sont bien liées ici à l'introduction du robinier. Quelles sont les conclusions pratiques, pour la gestion forestière, de notre typologie? L'étude des potentialités sylvicoles, menée parallèlement à l'inventaire des milieux, par mesure de la hauteur dominante, de l'accroissement moyen annuel sur le rayon, du couple de torsion et, pour les chênes, de l'infradensité nous permet de préciser les aptitudes de chaque type de station. Le pin sylvestre, qui montre un accroissement constant de ses performances des milieux les plus pauvres aux plus riches et une diminution de la dureté du bois pourrait donc théoriquement être largement étendu, jusqu'au type de station 2400. Un caractère défavorable apparaît cependant dans les milieux les plus riches, l'accroissement de la proportion de bois d'aubier. Notons que sur les stations sableuses sèches (3310) la productivité tombe au plus bas, comme d'ailleurs pour toutes les autres essences. Le pin sylvestre ne constitue donc qu'un pis-aller, en l'absence d'essence permettant de mieux valoriser ces zones. Le chêne pédonculé reste la vocation des types de station n°2200 et n°2300.Il est par contre à proscrire de toutes les stations du Quercion, que ce soit sur sols secs ou hydromorphes. Seules les zones hygro-acidophiles (type de station n° 2400) peuvent lui assurer une alimentation hydrique suffisante pour égaler le chêne sessile. Au sein du Carpinion, les zones à hydromorphie temporaire et pauvres (unité 2420) sont aussi à proscrire. Le chêne sessile peut parfaitement remplacer le pin sylvestre dans les types de station 2400 et 3100. Mais il est à exclure des zones plus engorgées (types de station 2200, 2300, 2430). Son bois est presque toujours plus dur que celui du pédonculé. Notre étude des liaisons station-production et station-qualité du bois s'est trouvé confrontée à des problèmes nouveaux, tel la forte corrélation de tous les paramètres, dont la densité et le couple de torsion, avec l'âge. De façon plus générale, ces études de liaisons station-production nécessitent des connaissances et une méthodologie que les dendrométriciens classiques ne peuvent encore fournir. Il y a là un champ de recherches à explorer. La nécessité de distinguer chêne sessile et chêne pédonculé nous a conduit à étudier la morphologie des deux espèces dans une zone test du massif sensée renfermer, à côté d'individus typiques, de nombreux arbres intermédiaires. Or, une approche objective du problème, dans le cadre à nouveau des ensembles valués, nous a permis de montrer que les "hybrides" morphologiques sont en fait fort rares. L'analyse discriminante nous permet de rattacher sans erreur tous nos arbres à l'une ou l'autre des deux espèces. Cette dichotomie morphologique est-elle le reflet d'une séparation génétique? Il serait nécessaire pour répondre à cette question fondamentale de s'intéresser à des marqueurs plus directement liés à l'expression du génome. Les données bibliographiques incluses en individus supplémentaires lors des analyses floristiques, concernant les forêts, proches, de Brumath et du Herrewald, ne se séparent pas de nos types de station. Notre étude peut donc s'appliquer à l'ensemble de la petite région écologique des alluvions vosgiennes du Nord de la plaine d'Alsace que nous avons définie.

La connaissance des processus physiologiques, soit dans la phase de repos, soit pendant le développement végétatif, est important dans l'adaptation des angiospermes ligneuses tempérées, plutôt sur la question de la gestion de l'eau par la plante. Les objectifs de cette étude étaient d'évaluer la teneur de l'eau et le métabolisme des hydrates de carbone pendant l'état d'avancement de la dormance chez les poiriers, d'évaluer les stratégies d'utilisation de l'eau chez deux espèces ligneuses (pommier et noyer), qui ont été soumis à trois niveaux de déficit hydrique, et finalement, d'évaluer la fiabilité de la technique d'injection d'air pour provoquer la cavitation dans trois espèces d'angiospermes ligneuses. Lors de la première expérience, menée pendant l'automne et l'hiver 2008 au Brésil, nous avons utilisé les cultivars de poiriers et de 'Packham Triumph' et 'Housui'. La deuxième expérience a été développée en France au cours de l'été 2009, avec des pommiers et des noyers sous stress hydrique. La troisième expérience a été réalisée en France en 2009 avec trois espèces d'angiospermes ligneuses avec différentes longueurs de vaisseaux du xylème, Betula pendula, Prunus persica et Quercus robur. D'après les résultats, on a pu conclure que la teneur de l'eau dans les tissus peut être un marqueur de la progression de dormance de la 'Packham Triumph'. Cependant, les données ne sont pas concluantes pour la 'Housui'. La fermeture des stomates peut être un paramètre important dans la prévention de la cavitation du xylème chez les noyers et pommiers soumis à un déficit hydrique du sol. Lors du régime de sécheresses sévères, le pommier conserve les stomates partiellement ouverts, ce qui indique une plus grande tolérance de cette espèce à la sécheresse par rapport au noyer. Enfin, la technique d'utilisation de l'injection d'air avec des caméras d'air à deux sorties est fiable pour les espèces dont le xylème a une porosité diffuse, dès qu'on utilise des caméras courtes et des échantillons de branches qui ont une longueur plus grande que les vaisseaux du xylème.

This thesis is focused on application methods of dendrochronology on various ecological and historical aspects of forest communities, human management practices, and historical utilization of wood. Studies revealed growth responses of trees in various type of forest vegetation represented by spruce forest, alder carr and alluvial forests and involved autochthonous tree species with all morphological types of wood. These works demonstrated necessity of dynamic evolving of the regional chronologies for the Czech Republic.