Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen Academiejaar 2012 – 2013 Plant-water relations of the mangrove species Rhizophora stylosa: a unique story Michiel Hubeau Promotor: Prof. dr. ir. Kathy Steppe Tutor: dr. ir. Maurits Vandegehuchte Masterproef voorgedragen tot het behalen van de graad van Master in de bio-ingenieurswetenschappen: milieutechnologie Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen Academiejaar 2012 – 2013 Plant-water relations of the mangrove species Rhizophora stylosa: a unique story Michiel Hubeau Promotor: Prof. dr. ir. Kathy Steppe Tutor: dr. ir. Maurits Vandegehuchte Masterproef voorgedragen tot het behalen van de graad van Master in de bio-ingenieurswetenschappen: milieutechnologie The author and the promoter give the permission to use this thesis for consultation and to copy parts of it for personal use. Every other use is subject to the copyright laws, more specifically the source must be extensively specified when using results from this thesis. De auteur en de promotor geven de toelating dit afstudeerwerk voor consultatie beschikbaar te stellen en delen ervan te kopiëren voor persoonlijk gebruik. Elk ander gebruik valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met betrekking tot de verplichting uitdrukkelijk de bron te vermelden bij het aanhalen van resultaten uit dit afstudeerwerk. The promoter The author Prof. dr. ir. Kathy Steppe Michiel Hubeau Gent, juni 2013 Acknowledgements Vooraf zou ik graag de mensen bedanken die er mee voor hebben gezorgd dat ik deze thesis kon schrijven. Allereerst wil ik mijn promotor, Prof. dr. ir. Kathy Steppe, bedanken. Voor ik aan mijn masterjaren begon, had ik nooit gedacht dat mijn thesis een ecofysiologisch onderwerp zou hebben. Het was namelijk vooral tijdens de lessen ecologie van Prof. Steppe dat mijn interesse voor dit vakgebied werd aangewakkerd. Het onuitputtelijke enthousiasme tijdens deze lessen en de gesprekken omtrent mijn thesiskeuze overtuigden me snel dat ik met veel plezier een jaar aan deze thesis wilde werken. Het onderwerp heeft me gedurende de hele totstandkoming geboeid. De unieke plek waar het veldonderzoek doorging, de Australische mangroves, was echt spectaculair en ook het uitdagende en vernieuwende karakter van het onderwerp is me blijven fascineren tijdens de uitwerking van deze thesis. Tijdens ons verblijf in Australië heb ik met groeiend respect kennis gemaakt met de werkijver van Maurits, onze tutor. Wanneer Mieke, Niels, Stefanie en ikzelf uitgeput uit de mangroves terugkwamen en even neer ploften in de zetel, was Maurits al lang terug in het labo om te sleutelen aan zijn sensoren of om andere problemen op te lossen. Op die manier zette hij ook ons aan om meer te doen dan wat we zelf mogelijk achtten. Als er zich ergens een probleem voordeed, dan had Maurits een oplossing. Meermaals betekende dat met zwaar materiaal op stap gaan en zo werd ons karakter nog wat aangesterkt. Maar we zijn er telkens wel in geslaagd om wat op voorhand misschien een onmogelijk idee leek toch tot een goed einde te brengen. Al die keren dat we als echte "onderzoekertjes" met allerlei (zware) "koffertjes" door de rivier de mangroves introkken, of een zware vibracore het strand over trokken zullen zeker nog zeer lang een mooie herinnering blijven. Hierbij hoort natuurlijk ook het aangename gezelschap van mijn medestudenten Mieke, Niels en Stefanie. Ook tijdens de verwerking in België kon ik altijd terecht bij Maurits en mijn dank nogmaals voor de snelle antwoorden en het uiterst nuttige naleeswerk. In Australia, we could always rely on a lot of people who were ready to help us. Adrien, Matt, Nina, Masha and the very kind and helpful personnel of Moreton Bay Research Station (MBRS). I really had an amazing time in Australia thanks to the hospitality of the Australians and thanks to the people of the MBRS we could feel like home on the island and it was amazing how helpful they were. The people from the University of Queensland (UQ) made the experiment possible: the supporting research groups made it possible to equip the trees with many sensors. Much of the resources we needed were at our disposal: our gratitude goes to Professor David Lockington. Adrien was of great help during the experiment and I enjoyed all the talks about science and other subjects. It was really a pity he was struck by disease during the experiment. I want to express a lot of gratitude to Matt. He was the perfect guide and showed us so many beautiful places in Moreton Bay. The research we did with him was hard work, but his appreciation made us do it with a lot of fun. Dragging the heavy vibracore, running in the deep sand with many kilograms of soil samples and struggling with the boat to make sure we could return to the station were the perfect workout. I am grateful he gave us the opportunity to see so much of the Australian nature and sea wildlife, like the fantastic day when we were so close to the wonderful whales and that we saw huge turtles and dolphins. And thanks for the lovely kangaroo burgers you prepared on the barbeque. In short, I really enjoyed the country, the people, the nature and the work. i Tot slot wil ik heel graag mijn vrienden en familie bedanken. Zij stonden tijdens het uitwerken, analyseren en schrijven toch het dichtst bij mij en moesten ermee kunnen omgaan wanneer ik weer even een kleine paniekaanval kreeg over hoeveel er nog te doen was. Mijn kotgenoten dank ik om zo geduldig naar mijn ongetwijfeld zeer verwarrende ideeën te luisteren. Mijn klasgenoten en vrienden van de universiteit, die in het zelfde schuitje zaten, waren zeer aangenaam gezelschap om waar nodig het hart eens te luchten over het vele werk dat in een thesis kruipt of om gewoon eens stoom af te blazen. Ook de ontspanning in de scouts en tijdens het sporten met vrienden van het thuisfront deden goed om voor afwisseling te zorgen na het werken achter de computer. Uiteraard is ook mijn gezin belangrijk geweest tijdens dit jaar en stonden ze paraat met raad en daad. Bedankt aan mijn ouders die me in elke stap naar het laatste jaar bio-ingenieur ongelooflijk gesteund hebben. Marianne, mijn zus, bedank ik enorm hard voor het intensief nalezen van de thesis. Ik heb veel bijgeleerd uit de opmerkingen en alle voortreffelijke tips over het wetenschappelijk Engels. Als laatste wil ik mijn vriendin, Janne, bedanken, om mij een heel jaar bij te staan en steeds opnieuw te motiveren als dat nodig was, voor alle aanmoedigingen en om het mij te vergeven telkens ik weer een lange avond aan mijn thesis moest werken. Ik dank iedereen voor het lezen van mijn thesis en hopelijk fascineren de mangroves jullie ook. ii Table of contents Acknowledgements .................................................................................................................................. i List of Figures ............................................................................................................................................ v List of Tables ............................................................................................................................................ vi Abbreviations ......................................................................................................................................... vii Summary ................................................................................................................................................. ix Samenvatting ........................................................................................................................................... xi Introduction ............................................................................................................................................. 1 General introduction ........................................................................................................................... 1 Justification.......................................................................................................................................... 1 Objectives ............................................................................................................................................ 2 Chapter 1: Literature review ................................................................................................................... 3 1.1 Water in trees: a complex story .................................................................................................... 3 1.1.1 The function of water in trees ................................................................................................ 3 1.1.2 The Höfler diagram and water potential ................................................................................ 3 1.1.3 Water movement in trees ...................................................................................................... 6 1.1.4 Stomatal control on water loss from transpiration ................................................................ 7 1.1.5 The numbers tell the tale ....................................................................................................... 8 1.2 Stem growth patterns ................................................................................................................... 8 1.2.1 Diurnal growth patterns ......................................................................................................... 8 1.2.2 Sap flow and its influence on water depletion and replenishment ..................................... 10 1.2.3 Microclimatic factors are the main