The impact of drought events on the xylogenesis and phloem anatomy of Pinus pinaster Aiton saplings.

Abstract

Climate change is widely recognized as a significant threat to biodiversity and ecosystem services which will have an impact on forests. Climate change forecasts a temperature increase, irregular precipitation and intense drought, conditioning tree growth. The Mediterranean region is no exception, with a prediction of more intense droughts and reduced precipitation. In the first stages of development, tree mortality is high and thus it is increasingly important to understand the impact of drought on saplings. Pinus pinaster is an important species in the Portuguese and Mediterranean forest. To understand the impact of water availability on growth parameters, xylogenesis and phloem development of P. pinaster saplings, a water manipulation experiment was performed using 2-year-old maritime pines. The saplings were submitted to a drought period but also to an extra irrigation period (after the drought) to verify if the saplings could recover from an intense drought period. Four treatments were established: CC (control + control); CI (control + extra irrigation); EC (water exclusion + control) and EI (water exclusion + extra irrigation).In general, the saplings that were submitted to a water exclusion period showed a lower diameter and height. Concerning the xylogenesis, no differences were observed among the treatments when comparing the number of cambial cells, cells in enlargement (E), in lignification (L) and mature (M). However, the treatments that had the extra irrigation after the drought period, showed a higher rate in the production of mature cells (M and ELM cells) and of phloem, with the EI treatment showing the fastest recovery. Furthermore, the extra irrigation treatments also produced more tracheids during that period.Overall, the fact that saplings did resist to a drought period is very important for restoration and reforestation programs under stressful and unfavorable conditions because the early life stages of trees are important for the initial establishment of a forest.

As alterações climáticas são reconhecidas como uma ameaça significativa à biodiversidade e aos ecossistemas. Prevê-se um aumento da temperatura, um regime de precipitação irregular e de seca intensa, condicionando o crescimento das árvores. A região do Mediterrâneo não é exceção, onde estas previsões se aplicam. A taxa de mortalidade nas árvores é elevada nas primeiras fases de desenvolvimento, por isso é crucial perceber como estas condições afetam árvores jovens e/ou plântulas. Para tal, foi desenhada uma experiência de manipulação de àgua. Utilizaram-se plântulas de pinheiro-bravo (Pinus pinaster), uma espécie importante na floresta portuguesa e mediterrânica, para entender o impacto da seca ao nível de crescimento, xilogénese e desenvolvimento do floema. Foi realizada uma experiência com plântulas de dois anos de idade sujeitas a diferentes regimes hídricos, um grupo foi submetido a uma seca mais intensa, seguida de um período de irrigação extra (após a seca) e o outro grupo serviu como controlo. A irrigação após a seca foi aplicada para perceber se as plântulas conseguem recuperar após um período de falta de água. Assim, foram estabelecidos quatro tratamentos: CC (controlo + controlo); CI (controlo + irrigação extra); EC (exclusão de água + controlo); EI (exclusão de água + irrigação extra). Em geral, as plântulas submetidas à exclusão de água apresentaram alturas e diâmetros reduzidos. Em relação à xilogénese, não houve diferenças significativas entre os tratamentos em relação ao número de células do câmbio, células em fase de expansão (E), lenhificação (L) e maduras (M). No entanto, os tratamentos com irrigação extra apresentaram uma elevada produção de células maduras (M) e de floema, com o tratamento EI a apresentar uma recuperação mais rápida. O facto de as plântulas terem resistido à seca é muito importante para a restauração e reflorestação de florestas em condições desfavoráveis e de stress, uma vez que as primeiras fases da vida das árvores são importantes para o estabelecimento inicial de uma floresta.