Modélisation des variations journalières de la conductance stomatique : apport d'une approche dynamique et conséquences sur l'efficience intrinsèque d'utilisation de l'eau chez le chêne

Modelling daily variations of stomatal conductance : contributions of a dynamic approach and impact on the intrinsic water use efficiency in oak

• Auteur / Autrice : Silvère Vialet-Chabrand
• Direction : Erwin Dreyer, Oliver Brendel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie végétale et forestière
• Date : Soutenance le 05/09/2013
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Écologie et écophysiologie forestières (Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Daniel Epron
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bernard Genty, Jérôme Ogée
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Éric Dufrêne, Thierry Simonneau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biomasse végétale

Plantes -- Écophysiologie

Métabolisme

Chênes

Mots clés libres

Conductance stomatique

Réponse temporelle

Modélisation inversée

Chêne

Stomatal conductance

Temporal response

Inverse modelling

Oaks

Résumé

L'efficience intrinsèque d'utilisation de l'eau (Wi) définit comme le rapport de l'assimilation nette de CO2 (A) sur la conductance stomatique à la vapeur d'eau (gs) est un estimateur au niveau foliaire du compromis fait par la plante entre l'accumulation de biomasse et sa consommation en eau. De nombreuses études ont révélé une forte diversité inter et intra-spécifique de ce trait intégré dans le temps dont l'origine est encore mal connue. Les travaux réalisés sur les variations journalières de A et gs ont jusqu'à maintenant révélé un rôle plus important de la diversité de gs dans la diversité de Wi. Une approche de modélisation inversée a permis de décomposer les variations de gs, observées lors de cinétiques journalières, sous la forme de paramètres décrivant les réponses stomatiques aux différentes variables microclimatiques. Comparé aux modèles décrivant les variations de gs en régime permanent, le développement d'un nouveau modèle dynamique a permis d'ajouter une dimension temporelle essentielle décrivant la réponse temporelle des stomates aux variations microclimatiques. La diversité des réponses temporelles des stomates détectée ne semble pas dépendre de leur densité ou de leur taille. Elle présente toutefois une asymétrie entre l'ouverture et la fermeture des stomates qui participe à la diversité des variations journalières de gs et impacte le bilan hydrique journalier au niveau du plant entier. Ainsi, on peut distinguer deux composantes aux variations journalières de Wi liées à gs : une composante temporelle due à la lente réponse des stomates et une autre composante due aux différences de perception des variations du microclimat

Intrinsic water use efficiency (Wi), defined as the ratio between net CO2 assimilation rate (A) and stomatal conductance to water vapour (gs), is a leaf level estimator of the trade-off between biomass accumulation and water loss at the plant level. A number of studies have shown a strong inter and intra-specific diversity, usually using a time integrated estimator of this trait. However, the origin of this diversity is not yet well known. Up to now, research on the daily variations of Wi have shown a stronger influence of gs on the diversity of Wi as compared to A. An inverse modelling approach has allowed partitioning the variations of gs observed during daily time-courses into parameters, which describe the stomatal responses to different microclimatic variables. Compared to steady-state gs models, the development of a new dynamic model of gs has allowed adding a necessary temporal dimension, which describes the temporal response of stomata to environmental variations. The observed diversity of these temporal stomatal responses was not related to stomatal density or size. The temporal responses of stomata were shown to be asymmetric between opening and closing, which impacts the observed diversity of gs during daily time courses as well as whole plant water relations. Overall these results suggest two components that determine the variations of Wi related to gs during daily time courses: one component due to the temporal response of stomata in itself, and one component which is due to differences in the sensing of microclimate variations