Leaf photosynthetic characteristics could be determinant factors to identify the most productive clones of hybrid poplars (Populus spp.) and willows (Salix spp.). Photosynthetic acclimation of hybrid poplars and willows was studied under greenhouse conditions. Seven Populus and five Salix clones were grown for 3 months at three spacings [20 × 20, 35 × 35, and 60 × 60 cm] and two nitrogen (N) levels (20 and 200 ?g g-1). There were no significant spacing effects on leafless aboveground biomass per tree (AGBT) and height. Clonal acclimation to higher density was associated to increases in leaf area index (LAI) by 347% and specific leaf area (SLA) by 13% despite decreased leaf N content per unit leaf area (Narea) by 31%. There were no changes in net CO2 assimilation rate (A) and photosynthetic N-use efficiency in the ambient light condition (PNUEamb) within different spacings. The N addition alleviated competition effects by maximizing leaf area (LA) and SLA. Compared with less productive clones, more productive clones had 28% greater SLA, greater LA and AGBT per unit of increase in Narea over all treatments. The increased development of LA and SLA under high planting density is a key indicator of more productive clones. © 2017 Université Laval.

Les caractéristiques photosynthétiques des feuilles peuvent être déterminantes pour identifier les clones les plus productifs de peupliers (Populus spp.) et de saules (Salix spp.) hybrides. L’acclimatation photosynthétique de clones de peupliers et de saules hybrides a été étudiée en serre. Sept clones de Populus et cinq clones de Salix ont cru pendant trois mois selon trois espacements [20×20, 35 × 35 et 60 × 60 cm] et deux niveaux d’azote (20 et 200 ?g g?1). Il n’y avait pas d’effet significatif de l’espacement sur la biomasse aérienne sans feuilles par arbre (AGBT) et sur la hauteur. L’acclimatation des clones à des densités plus élevées était associée à une augmentation de 347% de l’indice de surface foliaire (LAI) et de 13% de la surface foliaire spécifique (SLA) malgré une diminution de 31% du contenu foliaire en azote par unité de surface foliaire (Narea). Il n’y a pas eu de changement du taux net d’assimilation de CO2 (A) et de l’efficacité d’utilisation photosynthétique de l’azote sous conditions de lumière ambiante (PNUEamb) et selon différents espacements. L’ajout d’azote a diminué les effets de la compétition en maximisant la surface foliaire (LA) et la SLA. Comparativement aux clones moins productifs, les clones plus productifs avaient des SLA 28% plus élevées, ainsi que des LA et AGBT plus élevées par unité d’augmentation de Narea dans tous les traitements. L’augmentation de LA et de SLA dans les plantations à forte densité est un indicateur clé de clones plus productifs. © 2017 Université Laval.

Morphological characteristics of poplar and willow clones were determined in order to identify main characteristics leading to superior growth under increased plant competition with low or high nitrogen (N) availability. Seven hybrid poplar (Populus spp. including one hybrid aspen) and five willow (Salix spp.) clones were grown under greenhouse conditions for 13 weeks at three spacings (20 × 20, 35 × 35, and 60 × 60 cm) and two N levels (20 and 200 mg kg?1). The decrease in spacing from 60 to 20 cm reduced leaf area by 50% but clones had similar aboveground biomass per tree under all spacings, with increasing their height per unit leaf area. More productive clones had greater leaf area (+102%), leaf area per unit plant biomass (+12%) and lower root-to-shoot ratios (?27%) compared to less productive clones. There were positive relationships between leaf area and above-ground biomass per tree for both more and less productive clones. Compared to low N level and 60 cm spacing, trees growing in high N level and 20 cm spacing reached similar root collar diameter, crown width, and leaf area values and even greater height, suggesting that an addition of N could help mitigate negative effects of tree competition.

The main objective of this study was to determine morphological and physiological characteristics of clones driving to superior growth and yield performance under increased plant competition and N level. Seven hybrid poplars (915319; Populus maximowiczii × P. balsamifera, 747210; P. balsamifera × P. trichocarpa, 1081; P. deltoides × P. balsamifera, 2782; P. tremuloides × P. tremula, DN-74; P. deltoides × P. nigra, NM06; P. maximowiczii × P. nigra, and Walker; P. deltoides × P. petrowskyana) and five willows (HAN-A5; Salix amygdaloides, LEV-D5; S. discolor, SHE-E9; S. eriocephala, LAF-I4; S. interior, and TCH-N4; S. nigra) were grown in greenhouse conditions for 13 weeks under three spacings [20 (20×20), 35 (35×35), and 60 (60×60) cm] and two nitrogen (N) levels (20 and 200 ?g g-1). Superior clones 2782, NM06, HAN-A5, SHE-E9, and TCH-N4 had 143 % greater leafless aboveground biomass per tree (AGBT), compared to inferior clones 747210, 915319, LEV-D5, and LAF-I4. Greater productivity of superior clones was primarily explained by 100 % greater leaf area (LA) as LA was significantly related to plant growth for most clones. In particular, superior clones showed 16 % and 28 % greater leaf area ratio (LAR) and specific leaf area (SLA), respectively, suggesting that superior clones had greater LA production relative to plant and leaf biomass for maximizing total photosynthetic area per tree. In addition, superior clones showed greater AGBT per unit increases in LA and leaf N concentration (Narea), indicating greater shoot growth capacity under the decrease in spacing where the amount of Narea and LA were smaller. The greater shoot growth capacity of superior clones resulted in 24 % lower root-shoot ratio (RSR). However, photosynthetic N-use efficiency in the ambient light condition (PNUEamb) was similar between superior and inferior clones, concluding that greater productivity of superior clones was not owing to the photosynthetic capacity of individual leaves in the ambient light conditions but due to greater LA production capacity. Compared to low N and 60 cm spacing, high N and 20 cm spacing showed similar RCD, CW, and LA values and even greater height for all clones, concluding that an addition of N can play an essential role in increasing plant growth under the intensive competition. The increase in N level significantly increased Narea by 23 % but had no significant effect on Pn and even reduced PNUEamb, indicating that an addition of N had little effect on photosynthetic capacity under ambient light conditions. RÉSUMÉ L'objectif principal de ce mémoire était de déterminer les caractéristiques morphologiques et physiologiques permettant au peuplier hybride et au saule d’avoir une meilleure croissance en conditions de taillis à courte rotation (compétition élevée et faible disponibilité en azote dues à un espacement très faible entre les arbres). Sept clones de peuplier hybride (915319; Populus maximowiczii × P. balsamifera, 747210; P. balsamifera × P. trichocarpa, 1081; P. deltoides × P. balsamifera, 2782; P. tremuloides × P. tremula, DN-74; P. deltoides × P. nigra, NM06; P. maximowiczii × P. nigra, and Walker; P. deltoides × P. petrowskyana) et cinq clones de saule (HAN-A5; Salix amygdaloides, LEV-D5; S. discolor, SHE-E9; S. eriocephala, LAF-I4; S. interior, and TCH-N4; S. nigra) ont été cultivés en serre pendant trois mois sous trois espacements (20 × 20, 35 × 35, et 60 × 60 cm) et deux niveaux d'azote (N) (20 et 200 ?g g-1). Les meilleurs clones (2782, NM06, HAN-A5, SHE-E9, et TCH-N4) ont produit 143 % de plus de biomasse aérienne par arbre (AGBT) par rapport à la moyenne des clones qui ont eu une croissance faible (747210, 915319, LEV-D5, et LAF-I4). La plus grande productivité des meilleurs clones a été principalement expliquée par 100% de plus de surface foliaire (LA), et au fait que LA était positivement liée à la croissance des plantes pour la plupart des clones. En particulier, les clones supérieurs avaient un plus grand rapport de surface foliaire (LAR; 16%) et une plus grande surface foliaire spécifique (SLA, 28%). Les clones supérieurs ont montré une plus grande AGBT par augmentation de LA et de concentration en N (Narea) des feuilles indiquant une plus grande capacité de croissance avec une diminution de l’espacement où la quantité d’Narea et LA sont plus petits. La plus grande croissance des tiges des clones supérieurs a résulté en une diminution du ratio racine:tige (RSR) de 24% par rapport aux clones les moins productifs. Cependant, l’efficacité photosynthétique de l’utilisation de l’azote à lumière ambiante (PNUEamb) était similaire entre les clones supérieurs et inférieurs, ce qui suggère que la plus grande productivité des clones supérieurs n'était pas due à la capacité photosynthétique des feuilles individuelles dans les conditions de lumière ambiante, mais en raison d’une plus grande capacité de production de feuillage. Comparé au bas niveau de N et à l’espacement de 60 × 60 cm, les arbres avec le haut niveau de N et l’espacement 20 × 20 cm avaient des valeurs de RCD, CW, et LA similaires, mais les arbres étaient plus grands pour tous les clones, concluant que l'addition de N peut jouer un rôle essentiel dans l'augmentation de la croissance des plantes dans les plantations à espacements très serrés. L'augmentation du niveau N a augmenté Narea de 23%, mais n'a eu aucun effet significatif sur Pn et réduit PNUEamb, ce qui indique que l'addition de N a eu peu d'effet sur la capacité de photosynthèse dans des conditions de lumière ambiante.

Il y a un intérêt pour les plantations d'espèces à croissance rapide de peupliers hybrides et de saules au Canada. Cet intérêt s'explique à la fois par le taux de croissance rapide et le potentiel élevé de rendement de ce type de système de production. Cependant, leur établissement et leur entretien requièrent des investissements considérables. Les efforts de recherche sur les comparaisons de productivité de différents clones ou espèces, les croisements, la physiologie, la nutrition, la sylviculture, la gestion des ravageurs, les méthodes de récolte, les aspects socio-économiques et la transformation industrielle contribuent à maximiser la production de fibre et à minimiser les coûts de production. L'objectif de cet article est de décrire brièvement des travaux de recherche en cours ou récemment complétés sur les plantations d'espèces à croissance rapide de peupliers hybrides et de saules et de discuter de leur utilité et de leurs impacts à des fins d'applications pratiques.