A new attempt at discrimination between Quercus petraea and Quercus robur based on wood anatomy

The interspecific variability of wood anatomy between the two major oak species Quercus robur L. and Quercus petraea (Matt.) Liebl. is still largely unknown. However, anatomy strongly influences the technological properties of wood and the ecophysiological functioning of trees. Moreover, identification of oak wood species is a long-standing challenge and important for many purposes. In the Cîteaux Forest (Burgundy), 58 oaks from 14 mixed stands were sampled for wood anatomy characterization. Image analyses of four ring radiographies per tree were carried out. Shape, size, and proportion of tissues (earlywood vessels, fiber, parenchyma, and latewood vessels) were characterized, taking into account cambial age and ring-width effects. Taxonomic status of the trees was assessed by foliar morphology analysis. Significant differences in numerous anatomical features appeared between the two species. The surface proportion of earlywood vessels (the proportion of total ring surface area taken up by these vessels), the number of earlywood vessels, and the size and surface proportion of fiber zones were among the largest. The diameter and shape of earlywood vessels did not differ between the two species. A bivariate discriminant function reached a 78% rate of success for species recognition. However, a much clearer foliar morphology gap existed between the two species. At the intraspecific level, linear correlations between anatomical and morphological variables were significant for a few variables only. Nevertheless, for each species, trees displaying an atypical wood anatomy were also less morphologically representative. Technological and ecophysiological implications of these results are discussed. In mixed stands, hybridization introgression between the two species could explain the large anatomical overlap. Thus, anatomical discrimination between the two oak species may be easier in pure stands. Finally, a practical identification key is given.

La variabilité inter-spécifique de l’anatomie du bois des deux principaux chênes de la forêt européenne (Quercus robur L. et Quercus petraea (Matt.) Liebl.) est encore paradoxalement peu connue. Pourtant, l’anatomie conditionne pour une large part les propriétés technologiques du bois et le fonctionnement écophysiologique des arbres. La possibilité d’identifier l’espèce à partir d’échantillons de bois offrirait aussi une large gamme d’applications. Quatorze peuplements mélangés de chênes pédonculé et sessile de la forêt de Cîteaux (Bourgogne) ont été échantillonnés (58 chênes au total). Par analyse d’images radiographiques de carottes de sondage, on a caractérisé la forme, la taille et la proportion des différents tissus (gros vaisseaux, fibres, parenchyme et petits vaisseaux) de quatre cernes par arbre, en contrôlant les effets âge et largeur de cerne. Le statut taxonomique des arbres a été précisé par analyse de la morphologie foliaire. Nous mettons en évidence, entre autres, des différences très significatives entre espèces pour le nombre et la proportion surfacique des gros vaisseaux dans le cerne, ainsi que pour la taille et la proportion surfacique des plages de fibre. Par contre, le diamètre et la forme des gros vaisseaux ne diffèrent pas. Une analyse discriminante incluant deux variables (proportion surfacique des gros vaisseaux et des fibres dans le cerne) permet un taux de reconnaissance de l.espèce de 78%. La morphologie foliaire sépare cependant beaucoup plus clairement les deux espèces. Au niveau intra-spécifique, les corrélations linéaires entre variables anatomiques et morphologiques sont rarement significatives. Toutefois, pour chacune des deux espèces, les arbres qui présentent une anatomie atypique sont aussi morphologiquement les moins caractéristiques. Les conséquences écophysiologiques et technologiques de la variabilité anatomique observée sont discutées. Dans ces peuplements mélangés, l’hybridation-introgression pourrait expliquer le fort recouvrement des valeurs des variables anatomiques entre les deux espèces. Si tel est le cas, la discrimination anatomique des deux espèces de chênes pourrait s’avérer meilleure en peuplements purs. Une clef pratique d’identification est donnée.