Differential effects of N, P and K on photosynthesis and partitioning of N in Pinus pinaster needles

Charles R. Warren , John F. Mcgrath , Mark A. Adams

We investigated the response of one-year-old Pinus pinaster Ait. growing on a sandy, nutrient-poor soil to the factorial addition of N, P and K. We tested two hypotheses: (1) fertiliser application increases rates of light-saturated photosynthesis (Amax) and leaf-level water-use efficiency (WUE, as indicated by carbon isotope composition), and (2) greater concentrations of N and Rubisco explain fertiliser-promoted increases in Amax and WUE. Two years after fertiliser application, the height of P. pinaster was significantly greater in plots to which P was added (127 ± 7 cm; mean ± SE of three replicate plots) compared to those without added P (70 ± 10 cm), but was unaffected by addition of N or K. The fraction of N present as Rubisco varied between 4 and 18% and was unrelated to N concentrations, but positively related to P and K concentrations. Amax and $\delta$13C did not vary significantly among treatments and were unrelated to concentrations of Rubisco, N, P or K. We conclude that fertiliser application two years previously has little effect on current Amax and $\delta$13C of P. pinaster, and thus the previously reported effects of fertiliser on gas exchange are likely ephemeral.

Effets différentiels de N, P et K sur la photosynthèse et le fractionnement de N dans les aiguilles de Pinus pinaster. La réponse de plant de Pinus pinaster Ait., poussant sur un sol sableux et pauvre, a été étudiée en fonction de l'addition de N, P et K. Deux hypothèses ont été testées : (1) la fertilisation accroît le taux de saturation lumineuse de la photosynthèse (Amax) et le niveau d'efficience de l'eau (WUE, évalué par la composition isotropique du carbone), (2) une plus grande concentration de N et de rubisco explique que la fertilisation accroît Amax et WUE. Deux années après l'application de la fertilisation, la hauteur de P. pinaster était significativement plus grande dans les placeaux où P avait été ajouté (127 ± 7 cm, moyenne ± SE de 3 répétitions), comparativement à ceux sans addition de P (70 ± 10 cm) mais n'était pas affectée par l'addition de N et K. La fraction de N présente sous la forme de rubisco variait entre 4 et 18 % et n'était pas expliquée par les concentrations en N, mais était positivement expliqué par les concentrations en P et K. Amax et $\delta$13 ne variaient pas significativement avec le traitement et n'était pas reliés aux concentrations en rubisco, N, P ou K. On conclue que l'application d'un fertilisant deux ans auparavant a peu d'effet sur les valeurs actuelles de Amax et $\delta$13C de P. pinaster et alors les effets rapportés auparavant des fertilisants sur les échanges gazeux sont probablement éphémères.

Mots clés: nitrogen; phosphorus; potassium; photosynthesis; rubisco<br>---<br>azote; phosphore; photosynthèse; rubisco

Domaines: Sylviculture, foresterie

Charles R. Warren, John F. Mcgrath, Mark A. Adams. Differential effects of N, P and K on photosynthesis and partitioning of N in Pinus pinaster needles. Annals of Forest Science, 2005, 62 (1), pp.1-8. ⟨hal-00883856⟩