Adăugați la Mendeley

review

Repere

O cantitate redusă de N limitează producția de plante în majoritatea pădurilor boreale, dar apar pete bogate în N.

Rata descompunerii nu limitează rata aprovizionării cu N în pădurile limitate de N.

Acolo, alocarea arborelui C către ciupercile micorizice exercită un control pivot asupra ciclului N.

În pădurile limitate de N, ciupercile micorizice rețin mult N și se transferă puțin copacilor.

Chiuveta de micoriză N este slăbită prin tăiere clară, care favorizează creșterea răsadurilor.

Abstract

Aprovizionarea cu azot limitează de obicei producția de plante în pădurile boreale și afectează, de asemenea, compoziția speciilor și funcțiile ecosistemului, altele decât creșterea plantelor. Aceste corelații variază între peisaje, cu cea mai mare disponibilitate de N, creșterea plantelor și bogăția speciilor de plante în zonele de descărcare a apelor subterane (GDA), de obicei în poziții de pantă, care primesc solutii de levigare din zonele mult mai mari de reîncărcare a apelor subterane (GRA) în sus. Sursele de plante N includ nu numai N anorganic, ci, după cum a crescut mai recent, și specii N organice. În general, de asemenea, raportul N anorganic față de sursele de N organic crește în pantele de deal. Aici, revizuim dovezile recente despre natura limitării N și variațiile acesteia în pădurile boreale fenoscandiene și discutăm implicațiile acesteia pentru ecologia și gestionarea pădurilor.

Rata descompunerii deșeurilor a fost văzută în mod tradițional ca determinant al ratei aprovizionării cu N. Cu toate acestea, în timp ce așternutul bogat în N se descompune mai repede decât așternutul sărac în N inițial, așternutul bogat în N se descompune mai lent, ceea ce înseamnă că relația dintre N% a așternutului și descompunerea acestuia este complexă. Mai mult, în partea inferioară a stratului mor, unde apar pentru prima dată cele mai superficiale rădăcini micorizale și disponibilitatea N contează pentru plante, raportul de N microbian față de solul total N este remarcabil de constant pe o gamă largă de gunoi și sol C/Rapoarte N cuprinse între 15 și 40 pentru site-urile bogate în N și respectiv N-sărace. Siturile bogate în azot și cele sărace diferă astfel prin dimensiunile bazei totale de N și a bazei de N microbiene, dar nu și în raportul dintre ele. O diferență mai importantă este că piscina microbiană a solului se transformă mai repede în sistemele bogate în N, deoarece microbii sunt mai limitați de C, în timp ce microbii din sistemele sărace în N sunt o chiuvetă mai puternică pentru N disponibile.

Mai mult, descompunerea așternutului în cel mai superficial orizont al solului (așa cum a fost studiat prin așa-numita metodă a sacului de așternut) este asociată cu o dominație a ciupercilor saprotrofe și absenței ciupercilor micorizice. Zona focală în contextul aprovizionării cu plante N în pădurile limitate de N este mai jos în profilul solului, unde rădăcinile ectomicorizale (ECM) devin abundente. Dovezile moleculare și datele stabile ale izotopilor indică faptul că în pădurile boreale tipice sărace în N, azotul este reținut în ciupercile saprotrofe, probabil până când acestea rămân fără energie (compuși C disponibili). Apoi, după cum au fost accentuate de cercetările recente, ciupercile ECM, care sunt furnizate de fotosintat din copaci, devin concurenții superiori pentru N.

În solurile boreale sărace în N, retenția puternică de N de către microorganisme menține nivelurile de N disponibile foarte scăzute. Acest lucru este exacerbat de o creștere a alocării arborelui C către ciuperci micorizale (TCAM) față de producția primară netă (NPP) cu scăderea aprovizionării cu sol din N, ceea ce face ca ciupercile ECM să rețină o mare parte din solul disponibil N pentru propria creștere și să transfere puțin gazdele copacilor lor. Transferul de N prin ciuperci ECM, și nu rata descompunerii așternutului, limitează probabil rata de aprovizionare cu N a copacilor în astfel de condiții. Sunt excluse toate, cu excepția câtorva specii de plante tolerante la stres mai puțin solicitante de N, cum ar fi copacii ECM în sine și arbuștii pitici ericacei.

Odată cu creșterea aportului de N, o slăbire a simbiozei ECM cauzată de declinul relativ al TCAM contribuie la schimbări ale compoziției comunității microbiene din sol, de la dominanța fungică la cea bacteriană. Astfel, bacteriile, care sunt mai puțin solicitante de C, dar sunt mai susceptibile să elibereze N decât ciupercile, preiau. Acest lucru, și pH-ul relativ ridicat în GDA, permit bacteriilor nitrificante autotrofe să concureze cu succes pentru NH4 + eliberat de organismele limitate C și determină deschiderea ciclului N cu levigarea azotatului (NO3 -) și a pierderilor de N gazos prin denitrificare. Aceste condiții bogate în N permit comunități bogate în specii de specii de plante care necesită N. Între timp, ciupercile ECM au o biomasă mai mică, sunt aprovizionate cu N în exces față de cererea lor și vor exporta mai mult N către copacii lor gazdă. Prin urmare, gradientul de la un aport scăzut la mare de N este caracterizat de variații profunde în fiziologiile microbiene ale plantelor și solului, în special relațiile lor cu raportul de aprovizionare C-la-N. Propunem modul în care interacțiunile dintre grupurile funcționale pot fi înțelese și modelate (modelul plantă-microb carbon-azot).

În ceea ce privește gestionarea pădurilor, aceste perspective explică de ce crearea unor goluri mai mari fără copaci favorizează regenerarea răsadurilor de copaci în condiții limitate de N, printr-o concurență redusă subterană pentru N și de ce astfel de goluri sunt mai puțin importante în condițiile unei aprovizionări mari cu N poate fi limitativ). De asemenea, discutăm perspective privind relațiile dintre aprovizionarea cu N, biodiversitatea și eutrofizarea pădurilor boreale din depunerea de N sau fertilizarea pădurilor.

Anterior articolul emis Următorul articolul emis