Higher leaf nitrogen content is linked to tighter stomatal regulation of transpiration and more efficient water use across dryland trees

Abstract

The least-cost economic theory of photosynthesis shows that water and nitrogen are mutually substitutable resources to achieve a given carbon gain. However, vegetation in the Sahel has to cope with the dual challenge imposed by drought and nutrient-poor soils.We addressed how variation in leaf nitrogen per area (N area ) modulates leaf oxygen and carbon isotopic composition (δ 18 O, δ 13 C), as proxies of stomatal conductance and water-use efficiency, across 34 Sahelian woody species.Dryland species exhibited diverging leaf δ 18 O and δ 13 C values, indicating large interspecific variation in time-integrated stomatal conductance and water-use efficiency. Structural equation modeling revealed that leaf N area is a pivotal trait linked to multiple water-use traits. Leaf N area was positively linked to both δ 18 O and δ 13 C, suggesting higher carboxylation capacity and tighter stomatal regulation of transpiration in N-rich species, which allows them to achieve higher water-use efficiency and more conservative water use.These adaptations represent a key physiological advantage of N-rich species, such as legumes, that could contribute to their dominance across many dryland regions. This is the first report of a robust mechanistic link between leaf N area and δ 18 O in dryland vegetation that is consistent with core principles of plant physiology.

Leaf nitrogen affects photosynthesis and water use efficiency similarly in nitrogen‐fixing and non‐fixing trees

“…Leaf N is strongly correlated with LMA (Dong et al, 2022; Reich et al, 1991; Wright et al, 2004), making LMA critical to consider when making comparisons of leaf N across groups. Considering LMA is also likely to resolve reports of leaf N being higher in N fixers on a per mass or per area basis, but not both (Adams et al, 2016; Querejeta et al, 2022; although Querejeta et al, 2022 compared legumes, some of which were non‐fixers, to nonlegumes). Our results suggest that in the global analysis by Dong et al (2022), the greater difference between N fixer and non‐fixer leaf N at high LMA was likely due to some but not all non‐fixers being N‐limited at the leaf level.…”

Comportement Biophysique et Écophysiologique de Cinq Espèces Ligneuses en Plantation dans la Commune Rurale de Massala (Cercle de Ségou, Mali)

“…La teneur relative en eau a connu une diminution de l'ordre de 34% entre les deux périodes. Il a été admis que la RWC est un paramètre clé permettant de nous renseigner sur le statut hydrique de la plante (Lowlor & Cornic, 2002 ;Sanders & Arndt, 2012 ;Querejeta et al, 2022). Outre cela, différentes études ont montré qu'elle est susceptible de varier entre autres en fonction de la disponibilité en eau du sol (Albouchi et al, 2003 ;Farooq et al, 2012), de l'état sanitaire des plantes (Aref et al, 2013), de la salinité du sol et des saisons (Ly, 2015).…”

“…Sa plus grande valeur a été enregistré chez A. auriculiformis en pleine saison sèche chaude (avril), une période où la disponibilité en eau du sol ainsi que la teneur relative en eau des plantes ont considérablement chuté. Cette situation n'est pas sans conséquence car une forte SLA est également synonyme d'une plus grande activité photosynthétique (Gross, 2007 ;Bernard-Verdier, 2008 ;Querejeta et al, 2022). Dans de telles conditions, l'espèce A. auriculiformis se retrouve en face d'une contrainte supplémentaire.…”

Comportement Biophysique et Écophysiologique de Cinq Espèces Ligneuses en Plantation dans la Commune Rurale de Massala (Cercle de Ségou, Mali)

“…La teneur relative en eau a connu une diminution de l'ordre de 34% entre les deux périodes. Il a été admis que la RWC est un paramètre clé permettant de nous renseigner sur le statut hydrique de la plante (Lowlor et Cornic, 2002 ;Sanders et Arndt, 2012 ;Querejeta et al, 2022). Outre cela, différentes études ont montré qu'elle est susceptible de varier entre autres en fonction de la disponibilité en eau du sol (Albouchi et al, 2003 ;Farooq et al, 2012), de l'état sanitaire des plantes (Aref et al, 2013), de la salinité du sol et des saisons (Ly, 2015).…”

“…Sa plus valeur a été enregistré chez A. auriculiformis en pleine saison sèche chaude (avril), une période où la disponibilité en eau du sol ainsi que la teneur relative en eau (RWC) des plantes ont considérablement chuté. Cette situation n'est pas sans conséquence car une forte SLA est également synonyme d'une plus grande activité photosynthétique (Gross, 2007 ;Bernard-Verdier, 2008 ;Querejeta et al, 2022). Dans de telles conditions, l'espèce A. auriculiformis se retrouve en face d'une contrainte supplémentaire.…”