Global warming is predicted to extend the growing season of trees and plants, and advance spring phenology. However, intensification of extreme climate events in mid-latitude forests, from weakening of the jet stream and atmospheric blockings, may expose trees to increased risk associated with more frequent late-spring frosts. Still, little is known regarding the intraspecific variation in frost tolerance and how it may be shaped by local adaptation to the climate of seed origin. As part of an assisted migration trial located in different bioclimatic zones in the province of Quebec, Canada, and following an extensive late-spring frost that occurred at the end of May 2021, we evaluated the frost damages on various white spruce (Picea glauca) seed sources tested on three sites (south, central, and north). The severity of frost damages was assessed on 5,376 trees after the cold spell and an early spring warming which advanced bud flush by approximately 10 days on average. The frost damage rate was similar among sites and seed sources and averaged 99.8%. Frost damage severity was unrelated to the latitude of seed origin but was variable among sites. The proportion of severely damaged trees was higher in the northern site, followed by central and southern sites. The proportion of severely damaged trees was linearly and inversely related to tree height before the frost event. Apical growth cancelation was not significantly different among seed sources including local ones, and averaged 74, 46, and 22%, respectively, in central, northern, and southern plantation sites. This study provides recommendations to limit the loss of plantation productivity associated with such a succession of spring climate anomalies. Implications for seed transfer models in the context of climate change and productivity of spruce plantations are discussed in the light of lack of local adaptation to such pronounced climate instability and ensuing large-scale maladaptation.

Assisted migration is increasingly proposed as a proactive management strategy to mitigate the consequences of maladaptation predicted under climate change. Exploring the social and academic structure of the field, its research gaps, and future research directions can help further the understanding and facilitate the implementation of assisted migration strategies. Here we used bibliometric analysis to examine the intellectual, social, and conceptual structures of assisted migration research to identify gaps and opportunities for future research. Bibliometric data based on publications on assisted migration were collected from Scopus and Web of Science databases using assisted migration and climate change or their synonyms as queries. Metadata were merged, processed and several networks were constructed.

Mesophyll conductance (gm) determines the diffusion of CO2 from the substomatal cavities to the site of carboxylation in the chloroplasts and represents a critical component of the diffusive limitation of photosynthesis. In this study, we evaluated the average effect sizes of different environmental constraints on gm in Populus spp., a forest tree model. We collected raw data of 815 A-Ci response curves from 26 datasets to estimate gm, using a single curve-fitting method to alleviate method-related bias. We performed a meta-analysis to assess the effects of different abiotic stresses on gm. We found a significant increase in gm from the bottom to the top of the canopy that was concomitant with the increase of maximum rate of carboxylation and light-saturated photosynthetic rate (Amax). gm was positively associated with increases in soil moisture and nutrient availability, but it was insensitive to increasing soil copper concentration, and it did not vary with atmospheric CO2 concentration. Our results showed that gm was strongly related to Amax and to a lesser extent to stomatal conductance (gs). Also, a negative exponential relationship was obtained between gm and specific leaf area, which may be used to scale-up gm within the canopy.

The mechanistic bases of thermal acclimation of net photosynthetic rate (A n ) are still difficult to discern, and the data sets available are scarce, particularly for hybrid poplar. In the present study, we examined the contribution of a number of biochemical and biophysical traits on thermal acclimation of A n for two hybrid poplar clones. We grew cuttings of Populus maximowiczii × Populus nigra (M×N) and Populus maximowiczii × Populus balsamifera (M×B) clones under two day/night temperature of 23°C/18°C and ?33°C /27°C and under low and high soil nitrogen level. After ten weeks, we measured leaf RuBisCO (RAR) and RuBisCO activase (RARCA) amounts and the temperature response of A n , dark respiration (R d ), stomatal conductance, (g s ), apparent maximum carboxylation rate of CO 2 (V cmax ) and apparent photosynthetic electron transport rate (J). Results showed that a 10°C increase in growth temperature resulted in a shift in thermal optimum (T opt ) of A n of 6.2±1.6 °C and 8.0±1.2 °C for clone M×B and M×N respectively, and an increased A n and g s at the growth temperature for clone M×B but not M×N. RuBisCO amount was increased by N level but was insensitive to growth temperature while RARCA amount and the ratio of its short to long isoform was stimulated by the warm condition for clone M×N and at low N for clone M×B. The activation energy of apparent V cmax and apparent J decreased under the warm condition for clone M×B and remained unchanged for clone M×N. Our study demonstrated the involvement of both RARCA, the activation energy of apparent V cmax and stomatal conductance in thermal acclimation of A n © 2019 Benomar et al. This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited.

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.

Cette thèse avait pour objectifs i) d'étudier la réponse morphologique et physiologique du peuplier hybride aux variations de l'intensité de la compétition intraclonale, ii) de comparer la productivité des plantations pures vs mixtes de peuplier hybride avec celles de l'épinette blanche ou de Norvège et iii) de développer un modèle éco-physiologique de la photosynthèse à l'échelle de la canopée. Trois parcelles expérimentales ont été installées en 2003 en Abitibi-Témiscamingue, Québec, Canada. Deux clones de peuplier hybride (P. balsamifera x trichocarpa (BT747) et P. maximowiczii x balsamifera (MB915)), une famille génétiquement améliorée d'épinette blanche (Picea glauca (WS)) et une famille génétiquement améliorée d'épinette de Norvège (Picea abies (NS)) ont été utilisés. Le dispositif expérimental comprend trois différents espacements (1x1 m, 3x3 m et 5x5 m) et trois types de plantations : pure épinette, pure peuplier hybride et mélange peuplier hybride-épinette (1: 1). Après six saisons de croissance, La réponse en termes de croissance des deux clones de peuplier hybride aux changements de l'espacement entre les arbres a été différente. L'accroissement de la compétition intraclonale avec la réduction de l'espacement entre les arbres s'est traduit par une réduction de la croissance en hauteur et en diamètre à hauteur de poitrine (dhp) chez le clone MB915. Chez le clone BT747, la croissance en hauteur a été favorisée par l'intensification de la compétition alors que la croissance en dhp a été insensible aux variations de la compétition. La réponse morphologique des deux peupliers hybrides à l'intensification de la compétition entre les arbres a été caractérisée par une réduction du volume du houppier, l'augmentation de la courbature des branches, la réduction de la croissance et de la biomasse allouée aux branches. La réduction de la biomasse allouée au feuillage a été observée seulement chez le clone MB915. Ces changements structuraux ont contribué à la migration de la surface foliaire vers la strate supérieure du houppier. La profondeur des racines, l'allocation de la biomasse aux racines et le degré de syllepsie n'ont pas été affectés par l'intensité de la compétition intraclonale. L'accroissement de la compétition, avec la réduction de l'espacement s'est traduit au niveau physiologique et à l'échelle du houppier par: (1) une réduction de la teneur en azote foliaire par unité de surface foliaire (Narea), (2) une augmentation de la surface foliaire spécifique (SLA), (3) une augmentation de l'utilisation photosynthétique de l'azote (PNUE), (4) une réduction de la respiration à l'obscurité et (5) une réduction du point de compensation lumineuse (Lcp). La pente de la relation entre la photosynthèse à saturation lumineuse (Amax) et Narea était la plus forte lorsque l'espacement était le plus faible et elle était plus grande pour le clone MB915 par rapport au clone BT747. La mixture entre le peuplier hybride et l'épinette a été bénéfique pour la croissance des deux clones de peuplier hybride en espacement 1 x 1 m et 3 x 3 m. Cependant, la croissance des épinettes était, à ce stade de la plantation, généralement insensible au déploiement et à l'espacement. Due aux grandes différences de croissance entre le peuplier hybride et l'épinette, la biomasse produite après six années de croissance en parcelles mixtes a été inférieure à celle produite dans les parcelles monoclonales de peuplier hybride à l'exception de la mixture entre le clone MB915 et l'épinette blanche. La distribution verticale des racines fines a cependant été similaire entre les différents déploiements. L'interaction positive entre le peuplier hybride et l'épinette est attribuée à la stratification de la canopée qui a par conséquent réduit la compétition pour la lumière dans la parcelle. Le modèle développé dans cette thèse se veut plus réaliste dans la représentation de l'hétérogénéité physiologique au sein de la canopée par rapport aux modèles existants. Ainsi, les paramètres de la photosynthèse ont été modélisés en fonction des propriétés stoechiométriques et morphologiques des feuilles. La conductance stomatique a été modélisée par l'approche empirique de Ball (Ball et al., 1987). Le passage de l'échelle foliaire à l'échelle de la canopée a été réalisé par la subdivision de la canopée en quatre couches verticales proportionnellement à la hauteur de la canopée. Les résultats montrent une très bonne adéquation du modèle pour la prédiction des échanges gazeux foliaires (photosynthèse et conductance stomatique). Les simulations à l 'échelle de la canopée ont montré une nette corrélation entre la photosynthèse à l'échelle de la canopée et l'indice de surface foliaire (LAI). Nous concluons que l'acclimatation des arbres aux changements de l'intensité de la compétition intraclonale est un processus contrôlé à la fois par la morphologie et la physiologie de l'arbre (whole plant process). Principalement, l'acclimatation se traduit d'une part par la modulation de l'orientation et l'allocation de la biomasse aux branches pour une meilleure distribution de la surface foliaire totale de l'arbre et d'autre part par la modulation de surface foliaire spécifique (SLA) pour une meilleure utilisation photosynthétique de l'azote à l'échelle de la feuille, une réduction de la respiration foliaire, une optimisation de la distribution de l'azote à l'intérieur du houppier. Nous pensons aussi que les plantations mixtes de peuplier hybride-épinette pourraient être plus productives ou du moins similaires aux parcelles monoclonales à mesure que la compétition s'accentuera dans les parcelles pures de peuplier.