Response of Acer saccharum seedlings to elevated O3 and CO2 concentrations

Abstract

The effects of three times ambient [O₃] (3x) and high [CO₂] (650 µL L^-1 CO₂) alone and in combination were studied on 2-yr-old sugar maple (Acer saccharum) seedlings for 86 days in open top chambers. Sugar maple net CO₂ assimilation rate and growth were not decreased by the O₃ treatment after one growing season, and the epicuticular wax was not damaged compared with the control. The absence of response to the O₃ treatment is attributable to the low stomatal conductance of this species resulting in a low O₃ uptake, together with the succession of periods of high and low [O₃], which allowed the seedlings to alleviate the oxidative stress. At the end of August, under high [CO₂], the growth of the seedlings and net CO₂ assimilation to stomatal conductance to CO₂ ratio in the second flush of leaves had doubled. Under the environmental growth conditions of the chambers (high light, nutrients and water availabilities), the seedlings may benefit from the availability of CO₂. Sugar maple seedlings may have a competitive growth advantage under elevated CO₂ conditions and three times ambient [O₃] did not decreased the fertilizing effect of CO₂.

Keywords:

• CO₂ assimilation,
• elevated CO₂,
• elevated O₃,
• epicuticular wax,
• growth,
• sugar maple

Mots clés:

• Assimilation de CO₂,
• cires cuticulaires,
• concentrations élevées de CO₂,
• concentrations élevées de O₃,
• croissance,
• érable à sucre

Résumé

[Réponse de semis d’Acer saccharum à des concentrations élevées de O3 et de CO2]

Des semis d’érable à sucre de 2 ans ont été exposés en chambre à ciel ouvert pendant 86 jours à trois fois la concentration ambiante de O₃ (3x) et à une forte concentration de CO₂ (650 µL L^-1), seul ou en combinaison. Le taux d’assimilation du CO₂, la croissance des semis et les cires cuticulaires n’ont pas été modifiés par le traitement oxydatif après une saison de croissance. L’absence de réponse sous O₃ est attribuée à la faible conductance stomatique de l’érable à sucre et à l’entrée réduite de O₃ dans les feuilles qui en découle. De plus, l’alternance de périodes où les concentrations de O₃ sont faibles et de périodes où les concentrations de O₃ sont élevées a probablement permis aux semis de contrer le stress oxydatif. À la fin du mois d’août, la biomasse et le rapport assimilation nette de CO₂/conductance stomatique au CO₂ mesurés dans les deuxièmes pousses des semis exposés au fort CO₂ ont doublé par rapport aux semis exposés au CO₂ ambiant. Les conditions environnementales à l’intérieur des chambres (bonne disponibilité en lumière, éléments minéraux, eau) ont permis aux semis de profiter de la forte disponibilité en CO₂. Les semis ont un avantage compétitif en termes de croissance dans les conditions environnementales de fort CO₂ alors que trois fois la concentration ambiante de O₃ n’a pas diminué l’effet fertilisant du fort CO₂.