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To flow or to grow? Impacts of tapping on sugar maple

McNulty Hannah. (2024). To flow or to grow? Impacts of tapping on sugar maple. Mémoire de maîtrise, Université du Québec à Chicoutimi.

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Résumé

Maple sugaring is a rapidly growing industry in North America, with more than 60 million taps in 2022. Each season, trees are tapped in different spots, thus experiencing repeated wounding and resource depletion due to sap water collection. The rising number of taps underscores the urgency to understand the potential impact of sap collection on trees for ensuring the health of maple stands and the longevity of the industry. This study aims to understand the effects of tapping and sap exudation on annual radial wood growth and anatomical and functional traits in sugar maple (Acer saccharum Marsh.). Eight mature trees located at the northern limit of sugar maple distribution, were monitored over a four-year period (2018-2021). Four trees were tapped for sap collection, while four untapped trees served as a control. Tree cores from each tree were analyzed for tree-ring width, wood anatomy was assessed for vessel and ring traits, and hydraulic conductivity was calculated. In 2018, the initial tapping year, the average tree ring width from all trees was 2.24 mm. In the subsequent years, the average tree-ring width ranged between 1.54 and 1.62 mm. Compared with the control, tapped trees exhibited smaller rings in the years following tapping. Vessel density showed steady growth in untapped trees from 525 vessels mm-2 in 2018 to 767 vessels mm-2 in 2021, while the vessel density in tapped trees remained more constant ranging from 431 vessels mm-2 in 2018 to 514 vessels mm-2 in 2021. The reduction in vessel density contributed to the decrease in potential hydraulic conductivity over the study years, averaging 0.06 and 0.11 Kg m-1 MPa-1 s-1 in tapped and untapped trees, respectively. No significant difference in vessel lumen area between tapped and untapped trees was shown. Despite the lack of significant variations in vessel area, the hydraulic vessel diameter in tapped trees (12.55 μm) was lower than that of the control (13.88 μm). Variations in the anatomical characteristics of xylem may represent an adaptive solution to balance hydraulic efficiency with structural support. We showed evidence of a tradeoff between sap extraction, resource depletion, and reduced tree growth. The repeated depletion of resources through tapping can have a detrimental effect on tree growth, even if the effect on the hydraulic function remains marginal. These insights underscore the need for sustainable tapping practices that consider the long-term health and productivity of sugar maple trees.

L'érablière est une industrie en pleine expansion en Amérique du Nord, avec plus de 60 millions d'entailles en 2022. Chaque saison, les arbres sont entaillés à des endroits différents, subissant ainsi des blessures répétées et un épuisement des ressources dû à la collecte de l'eau de sève. L'augmentation du nombre d'entailles souligne l'urgence de comprendre l'impact potentiel de la collecte de la sève sur les arbres pour assurer la santé des érablières et la longévité de l'industrie. Cette étude vise à comprendre les effets de l'entaillage et de l'exsudation de la sève sur la croissance radiale annuelle du bois et sur les caractéristiques anatomiques et fonctionnelles de l'érable à sucre (Acer saccharum Marsh.). Huit arbres matures situés à la limite nord de la distribution de l'érable à sucre, ont été suivis sur une période de quatre ans (2018-2021). Quatre arbres ont été entaillés pour la collecte de la sève, tandis que quatre arbres non entaillés ont servi de contrôle. Les carottes de chaque arbre ont été analysées pour déterminer la largeur des cernes, l'anatomie du bois a été évaluée pour les caractéristiques des vaisseaux et des cernes, et la conductivité hydraulique a été calculée. En 2018, la première année d'entaillage, la largeur moyenne des cernes de tous les arbres était de 2,24 mm. Les années suivantes, la largeur moyenne des cernes des arbres entaillés a varié entre 1,54 et 1,62 mm. Par rapport au témoin, les arbres entaillés présentaient des cernes plus petits dans les années suivant l'entaillage. La densité des vaisseaux a montré une croissance régulière dans les arbres non entaillés, passant de 525 vaisseaux mm-2 en 2018 à 767 vaisseaux mm-2 en 2021, tandis que la densité des vaisseaux dans les arbres entaillés est restée plus constante, passant de 431 vaisseaux mm-2 en 2018 à 514 vaisseaux mm-2 en 2021. La réduction de la densité des vaisseaux a contribué à la diminution de la conductivité hydraulique potentielle au cours des années d'étude, avec une moyenne de 0,06 et 0,11 Kg m-1 MPa-1 s-1 dans les arbres entaillés et non entaillés, respectivement. Aucune différence significative n'a été constatée entre les arbres entaillés et les arbres non entaillés en ce qui concerne la surface du lumen des vaisseaux. Malgré l'absence de variations significatives de la surface des vaisseaux, le diamètre hydraulique des vaisseaux des arbres entaillés (12,55 µm) était inférieur à celui des arbres témoins (13,88 µm). Les variations des caractéristiques anatomiques du xylème peuvent représenter une solution adaptative pour équilibrer l'efficacité hydraulique et le soutien structurel. Nous avons démontré l'existence d'un compromis entre l'extraction de la sève, l'épuisement des ressources et la réduction de la croissance des arbres. L'épuisement répété des ressources par l'entaillage peut avoir un effet néfaste sur la croissance de l'arbre, même si l'effet sur la fonction hydraulique reste marginal. Ces observations soulignent la nécessité d'adopter des pratiques d'entaillage durables qui tiennent compte de la santé et de la productivité à long terme des érables à sucre.

Type de document:Thèse ou mémoire de l'UQAC (Mémoire de maîtrise)
Date:2024
Lieu de publication:Chicoutimi
Programme d'étude:Maîtrise en ressources renouvelables
Nombre de pages:39
ISBN:Non spécifié
Sujets:Sciences naturelles et génie > Sciences appliquées > Foresterie et sciences du bois
Département, module, service et unité de recherche:Départements et modules > Département des sciences fondamentales > Programmes d'études de cycles supérieurs en ressources renouvelables, environnement et biologie
Directeur(s), Co-directeur(s) et responsable(s):Rossi, Sergio
Gennaretti, Fabio
Mots-clés:Acer saccharum, anatomie du bois, extraction de sève, largeur des cernes, xylème, sap extraction, tree-ring width, wood anatomy, xylem
Déposé le:29 janv. 2025 08:19
Dernière modification:29 janv. 2025 21:04
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