Growth versus storage: responses of Mediterranean oak seedlings to changes in nutrient and water availabilities

We compare dry mass (DM) and storage of starch (St) and nitrogen (N) in seedlings of three Mediterranean oaks, two evergreens (Quercus coccifera L. and Q. ilex L. subsp. ballota (Desf.) Samp) and one deciduous (Q. faginea Lam.), across different scenarios of nutrient and water availabilities. Three fertilization (5, 50 and 200 mg of N per plant and growing period) and watering (28–39, 55–71 and 70–85 g H2O 100 gsoil−1 gravimetric soil water) treatments were applied to current-year seedlings between May and October 2002 in two independent experiments. The three species showed a similar response to fertilization, storing nitrogen instead of increasing biomass, in agreement with adaptations to nutrient-poor habitats. However, they differed in their responses to water, reflecting the different water requirements in the field: Q. coccifera, from arid zones, showed no response to water regarding DM and St; Q. faginea, from humid zones, required higher water availability to simultaneously increase growth and storage; while Q. ilex, spanning over most of the water availability range, exhibited a balanced increase of both functions when water increased moderately. In the two evergreen species, N concentration increased with water supply, whereas the reverse occurred in Q. faginea. The latter species favoured growth over storage at moderate water supply (according to its more competitive strategy), although it was the species which accumulated more St and N at the end of the experiments (autumn). RésuméNous avons comparé la masse sèche (DM) et le stockage d’amidon (St) et d’azote (N) chez des semis de chênes méditerranéens, deux à feuilles persistantes (Quercus coccifera L. et Quercus ilex L. subsp. Ballota (Desf.) Samp) et un à feuilles caduques (Q. faginea Lam.), pour différents scénarios de nutrition et de disponibilités en eau : trois niveaux de fertilisation (5, 50 et 200 mg d’azote par plant et période de croissance) et d’arrosage (28–39, 55–71 et 70–85 g H2O pour 100 g de sol). Ces traitements ont été appliqués l’année en cours des semis entre mai et octobre dans deux expérimentations indépendantes. Les trois espèces ont montré une réponse similaire à la fertilisation, stockant l’azote plutôt que d’accroître la biomasse, en accord avec les adaptations aux habitats ayant une nutrition pauvre. Cependant ils diffèrent dans leurs réponses à l’alimentation hydrique, reflétant leurs besoins différents en eau dans la nature : Quercus coccifera, venant des zones arides ne montre pas de réponse à l’alimentation hydrique pour ce qui concerne DM et St; Q. faginea, issu de zones humides, demande une disponibilité en eau plus importante pour simultanément croître et stocker, tandis que Quercus ilex, couvrant davantage l’étendue des possibilités de disponibilité en eau, présente un accroissement équilibré des deux fonctions lorsque l’alimentation en eau s’accroît modérément. Chez les deux espèces à feuilles persistantes, la concentration en azote s’accroît avec la fourniture d’eau, alors que l’inverse se produit chez Q. faginea. Cette dernière espèce favorise la croissance sur le stockage pour des apports en eau modérés (conformément à une meilleure stratégie de compétition), bien que cela soit l’espèce qui a accumulé le plus N et St à la fin des expérimentations (automne).