Water use patterns and physiological interactions in Submediterranean mixed forests: methodological challenges and implications for ecohydrology

Abstract

En aquesta tesi hem estudiat el comportament fisiològic i els patrons de l’ús de l’aigua en relació a la sequera en pins i roures submediterranis, tant en experiments de laboratori com en condicions de camp. El nostre treball es basa en l’anàlisi d’isòtops estables d’aigua en combinació amb altres eines fisiològiques, i hem desenvolupat dos aproximacions, una més metodològica i una altra més ecològica. A l’hora d’establir el marc metodològic, en primer lloc es va analitzar la interferència que els contaminants orgànics en els anàlisis isotòpics amb espectroscòpia d’infrarojos i en segon lloc, la divergència isotòpica existent entre la precipitació, l’aigua del sòl i del xilema. En aquest sentit, vam associar quest fenomen a l’evaporació directa des de la branca però no a l’existència de diverses fonts d’aigua en el sòl. Finalment, una vegada considerats els efectes del fraccionament, vam observar que els roures són capaços de mantenir la seua activitat fisiològica en condicions hídriques més limitants que els pins, degut a la seva capacitat d’accés a fonts d’aigua més estables. En canvi, els pins es veuen més limitats estomàtica i hidràulicament, el que es tradueix en conseqüències negatives per la assimilació de carbó y per tant, en la supervivència a llarg termini.

We studied the physiological behaviour and water use patterns in relation to drought in Submediterranean pines and oaks under field and laboratory conditions. We based our work in water stable isotopes in combination with other physiological tools and developed two approaches, one more methodological and another more ecological. In terms of establishing the methodological frame of this thesis, we firstly analysed the interference of organic contaminants in Isotope-Ratio Infrared Spectroscopy analysis, and secondly, the uncoupling between precipitation, soil and xylem water. In this sense, we associated this phenomenon to evaporation from the stem but not directly to the existence of non-well mixed pools of water in soil. Finally, once considered the fractionation effects, we found that oaks were able to maintain physiological activity under drier soil conditions than pines relying on the access to more stable soil water pools. However pines were more stomatal and hydraulic limited, which was translated into negative consequences in carbon assimilation, and thus long-term performance.

En esta tesis hemos estudiado el comportamiento fisiológico y los patrones de captación de agua en relación a la sequía, en pinos y robles submediterráneos y en condiciones experimentales y en campo. Nuestro trabajo se ha basado en isótopos estables del agua en combinación con otras herramientas fisiológicas, y hemos desarrollado dos aproximaciones, una más metodológica y otra más ecológica. En cuanto al marco metodológico, en primer lugar analizamos la interferencia de contaminantes orgánicos en los análisis de isótopos por espectrometría de infrarrojos, y en segundo lugar, el desacople entre el agua de precipitación, suelo y xilema. En este sentido, asociamos este fenómeno a la evaporación desde la rama pero no directamente a la existencia de diferentes fuentes de agua en el suelo. Finalmente, una vez considerado el fraccionamiento, encontramos que los robles son capaces de mantener su actividad fisiológica en condiciones más de sequía que los pinos, debido a su capacidad de acceso a fuentes de agua más estables. En cambio, los pinos están mucho más limitados estomática e hidráulicamente, lo que se traduce en consecuencias negativas en la asimilación de carbono y por tanto la supervivencia a largo plazo.