Influence du déficit hydrique du sol sur des rameaux de Riesling en climat frais et humide

THE INFLUENCE OF SOIL MOISTURE DEFICITS ON "RIESLING"
SHOOTS IN A COOL, HUMID CLIMATE

Abstract

Water is not generally considered a limiting resource for viticulture in cool-climate regions, so often vineyards are not irrigated. However, recent climatic trends of higher average temperatures and erratic precipitation patterns are resulting in decreased soil moisture availability and, consequently, periods of vine water stress. Using mature, field-grown ‘Riesling’/101-14 grapevines (Vitis vinifera L.), we studied the effects of seasonal water stress on shoot growth, leaf gas exchange, xylem morphology, and hydraulic performance over two growing seasons in the cool-climate Finger Lakes region of New York. A plastic rain-exclusion tarp was installed on the vineyard floor to create a soil moisture deficit. This rain-exclusion gradually reduced soil moisture levels and imposed vine water stress as indicated by weekly measurements of predawn leaf and midday stem water potentials (#md), respectively. Two contrasting shoot length classes, long (length > 2.0 m) and short (length < 1.0 m), were monitored. Differences in #md and shoot growth between shoot classes were minimal, but growth of both long and short shoots was positively-correlated with #md. Compared to rain-fed vines, water-stressed vines had lower photosynthesis and stomatal conductance later in the season when #md dropped below -1.2 MPa. While no clear relationship was observed between xylem-specific hydraulic conductivity (Ks) and #md, long shoots had three-fold higher Ks values compared to short shoots. An interesting and original finding was that long shoots tended to have lower hydraulic resistances in their cane-shoot junctions. Using ultrasonic acoustic emissions sensors and xylem histological techniques, we found that long shoots experiencing water stress were less vulnerable to xylem cavitation than shorter shoots even though they had more large-diameter vessels. The lower vulnerability to cavitation of long shoots may be attributed to less xylem inter-vessel pitting found in long shoots, consistent with the air-seeding hypothesis, and suggests a hydraulic advantage, enabling them to maintain superior growth and productivity under water stress.

Keywords : water stress, Vitis vinifera, shoot, xylem anatomy, cavitation, hydraulic conductivity

Résumé

L’eau n’est généralement pas considérée comme un facteur limitant pour la viticulture dans les régions à climat frais. Les vignes y sont donc rarement irriguées. Cependant, les tendances récentes d’augmentation des températures et des modèles de précipitations imprévisibles ont pour conséquence une diminution de la disponibilité de l’eau du sol et, par conséquent, des périodes de stress hydrique pour la vigne. Nous avons étudié les effets du stress hydrique saisonnier de la vigne sur des souches adultes de Riesling (Vitis vinifera L.) greffées sur 101-14 en mesurant la croissance des rameaux, les échanges gazeux des feuilles, la morphologie du xylème et les performances hydrauliques pendant deux saisons dans le climat frais de la région des Finger Lakes de l’Etat de New York. Une bâche plastique étanche a été installée sur le sol du vignoble pour induire un déficit d’humidité du sol. La rétention de l’eau de pluie a graduellement réduit les niveaux d’humidité du sol et a imposé un stress hydrique de la vigne comme l’ont indiqué les mesures hebdomadaires du potentiel hydrique de nuit et de tige à midi ($tige). Deux longueurs de rameaux, une importante (longueur > 2.0 m), une courte (longueur < 1.0 m) ont été étudiées. Les différences de $tige et de croissance des rameaux ont été faibles entre les deux longueurs de rameaux, mais la croissance des rameaux respectivement longs et courts a été corrélée positivement avec le $tige. Comparées aux vignes alimentées par les pluies, les souches stressées ont montré une photosynthèse et une conductance stomatique plus faibles durant la saison lorsque le $tige est devenu inférieur à -1.2 MPa. Bien qu’aucune relation nette n’ait été observée entre la conductivité hydraulique spécifique du xylème (Ks) et le $tige, les rameaux de grande dimension (> 2.0 m) ont montré des valeurs de Ks 3 fois supérieurs à celle des rameaux courts. Les rameaux de grande dimension ont eu tendance à montré des résistances hydrauliques plus faibles à leur jonction (branche à fruits – rameau), constituant une découverte intéressante et originale. En utilisant la technique des senseurs d’émissions ultrasoniques et acoustiques et des observations histologiques du xylème, nous avons trouvé que les rameaux de grande dimension, soumis à la contrainte hydrique, étaient moins vulnérables à la cavitation que les rameaux courts bien qu’ils aient des vaisseaux de plus large diamètre. La plus faible vulnérabilité pourrait être attribuée à une plus faible ponctuation entre les vaisseaux du xylème, confirmant l’hypothèse « des germes d’air ». La plus faible vulnérabilité à la cavitation des rameaux de grande dimension représente un avantage, participant au maintien de leur croissance plus importante et à leur productivité sous stress hydrique.

Mots-clés : stress hydrique, croissance des rameaux, xylème, cavitation, conductivité hydraulique