Sự khác biệt giữa các mô hình không gian của Ammonium và Nitrate trong sáu cộng đồng thực vật. Tác động mô phỏng lên các quần thể thực vật

Springer Science and Business Media LLC - Tập 279 - Trang 333-346 - 2006
Antonio Gallardo1, Rocio Paramá1, Felisa Covelo1,2
1Department of Ecology and Animal Biology, University of Vigo, Vigo, Spain
2Department of Environmental Sciences, University of Pablo de Olavide, Seville, Spain

Tóm tắt

Mô tả về hiện tượng không đồng nhất của đất trong các cộng đồng thực vật rất phong phú trong tài liệu khoa học; tuy nhiên, chưa có nỗ lực nào so sánh cấu trúc không gian của các dưỡng chất khác nhau và tìm kiếm mẫu số chung trong các cộng đồng thực vật khác nhau. Hơn nữa, không có thông tin nào về hậu quả của các mẫu không gian đất khác nhau đối với khả năng cung cấp tài nguyên cho các quần thể thực vật. Các mô phỏng có điều kiện về sự phân bố không gian của NH4-N và NO3-N trong đất đã được thực hiện để nghiên cứu tác động của kích thước mảnh đất khác nhau lên khả năng sẵn có của N cho các cá thể có kích thước hệ rễ tăng dần. Phạm vi bán biến thiên (một chỉ số về kích thước mảnh đất) của NH4-N và NO3-N trong sáu cộng đồng thực vật được phát hiện là rất biến thiên, và cao hơn với NH4-N so với NO3-N trong mỗi cộng đồng. Một sự tương quan tích cực đã được quan sát giữa chất hữu cơ và các phạm vi không gian NH4-N trong sáu cộng đồng thực vật, nhưng không có sự tương quan giữa NO3-N và NH4-N. Xác suất tìm thấy nồng độ N trong đất cao trong các quần thể thực vật mô phỏng phụ thuộc vào kích thước mảnh N và kích thước hệ rễ. Do đó, một quần thể hấp thụ NH4-N (các giá trị phạm vi không gian cao hơn) sẽ có tính không đồng nhất nhiều hơn (tức là các cá thể sẽ có xác suất khác nhau trong việc tìm thấy nồng độ N trong đất cao) so với cùng một quần thể hấp thụ NO3-N. Tương tự, một quần thể cây con hấp thụ NH4-N hoặc NO3-N sẽ không đồng nhất hơn so với một quần thể cây lớn ở cùng một khu vực, nơi mà các cá thể có xác suất tương tự trong việc tìm thấy nồng độ N trong đất cao. Những kết quả này cho thấy kích thước mảnh không gian của các tài nguyên giới hạn có những hệ quả quan trọng ở cấp độ quần thể, vì nó xác định xác suất tìm thấy một vị trí thuận lợi và do đó dẫn đến sự khác biệt trong hiệu suất của các cá thể trong một quần thể.

Từ khóa

#mô hình không gian #đất #Ammonium #Nitrate #quần thể thực vật #sự không đồng nhất #tài nguyên

Tài liệu tham khảo

R Aerts F S Chapin SuffixIII (2000) ArticleTitleThe mineral nutrition of wild plants revisited: a re-evaluation of processes and patterns Adv. Ecol. Res. 30 1–67 Occurrence Handle1:CAS:528:DC%2BD3cXivVejurw%3D J Antonovics K Clay J Schmitt (1987) ArticleTitleThe measurement of small-scale environmental heterogeneity using clonal transplants of Anthoxanthum odoratum and Danthonia sipicata Oecologia 71 601–607 Occurrence Handle10.1007/BF00379305 E R Boose E F Boose A L Lezberg (1998) ArticleTitleA practical method for mapping trees using distance measurements Ecology 79 819–827 Occurrence Handle10.2307/176581 G E P Box D R Cox (1964) ArticleTitleAn analysis of transformations J. R. Stat. Soc. 26 211–243 M L Cain S Subler J P Evans M-J Fortin (1999) ArticleTitleSampling spatial and temporal variation in soil nitrogen availability Oecologia 118 397–404 Occurrence Handle10.1007/s004420050741 M M Caldwell J H Manwaring S L Durham (1996) ArticleTitleSpecies interactions at the level of fine roots in the field: influence of soil nutrient heterogeneity and plant size Oecologia 106 440–447 Occurrence Handle10.1007/BF00329699 B D Campbell J P Grime J M L Mackey A Jalili (1991) ArticleTitleA trade-off between scale and precision in resource foraging Oecologia 87 532–538 Occurrence Handle10.1007/BF00320417 B B Casper J F Cahill (1996) ArticleTitleLimited effects of soil nutrient heterogeneity on populations of Abutilon theophrasti (Malvaceae) Am. J. Bot. 83 333–341 Occurrence Handle10.2307/2446168 B B Casper J F Cahill (1998) ArticleTitlePopulation level responses to nutrient heterogeneity and density by Abutilon theophrasti (Malvaceae): an experimental neighborhood approach Am. J. Bot. 85 1680–1687 Occurrence Handle10.2307/2446501 B B Casper R B Jackson (1997) ArticleTitlePlant competition underground Annu. Rev. Ecol. Syst. 28 545–570 Occurrence Handle10.1146/annurev.ecolsys.28.1.545 J P Chilès P Delfiner (1999) Geostatistics. Modeling Spatial Uncertainty Wiley-Interscience New York 695 K J Day M J Hutchings E A John (2003a) ArticleTitleThe effects of spatial pattern of nutrient supply on yield, structure and mortality in plant populations J. Ecol. 91 541–553 Occurrence Handle10.1046/j.1365-2745.2003.00799.x K J Day M J Hutchings E A John (2003b) ArticleTitleThe effects of spatial pattern of nutrient supply on the early stages of growth in plant populations J. Ecol. 91 305–315 Occurrence Handle10.1046/j.1365-2745.2003.00763.x S P Ellner (2001) ArticleTitleR version 1.1.1 Bull Ecol. Soc. Am. 82 127–128 E Facelli J M Facelli (2002) ArticleTitleSoil phosphorus heterogeneity and mycorrhizal symbiosis regulate plant intra-specific competition and size distribution Oecologia 133 54–61 Occurrence Handle10.1007/s00442-002-1022-5 A Gallardo (2003a) ArticleTitleSpatial variability of soil properties in a floodplain forest in northwestern Spain Ecosystems 6 564–576 Occurrence Handle1:CAS:528:DC%2BD3sXptFKrsr8%3D Occurrence Handle10.1007/s10021-003-0198-9 A Gallardo (2003b) ArticleTitleEffect of tree canopy on the spatial distribution of soil nutrients in a Mediterranean Dehesa Pedobiologia 47 117–125 Occurrence Handle1:CAS:528:DC%2BD3sXktFKjt7Y%3D Occurrence Handle10.1078/0031-4056-00175 A Gallardo J J Rodriguez-Saucedo F Covelo R Fernandez-Ales (2000) ArticleTitleSoil nitrogen heterogeneity in a Dehesa ecosystem Plant Soil 222 71–82 Occurrence Handle1:CAS:528:DC%2BD3cXmtleitrk%3D Occurrence Handle10.1023/A:1004725927358 K L Gross K S Pregitzer A J Burton (1995) ArticleTitleSpatial variation in nitrogen availability in three successional plant communities J. Ecol. 83 357–367 Occurrence Handle10.2307/2261590 D Guo P Mou R H Jones R J Mitchel (2002) ArticleTitleTemporal changes in spatial patterns of soil moisture following disturbance: an experimental approach J. Ecol. 90 338–347 Occurrence Handle10.1046/j.1365-2745.2001.00667.x V P Gutschick (1981) ArticleTitleEvolved strategies in nitrogen acquisition by plants Am. Nat. 118 607–637 Occurrence Handle1:CAS:528:DyaL3MXmtF2gtrw%3D Occurrence Handle10.1086/283858 R J Haynes K M Goh (1978) ArticleTitleAmmonium and nitrate nutrition of plants Biol. Rev. 53 465–510 Occurrence Handle1:CAS:528:DyaE1MXosFOhsQ%3D%3D Occurrence Handle10.1086/410884 M Hirobe N Tokuchi C Wachrinrat H Takeda (2003) ArticleTitleFire history influences on the spatial heterogeneity of soil nitrogen transformations in three adjacent stands in a dry tropical forest in Thailand Plant Soil 249 309–318 Occurrence Handle1:CAS:528:DC%2BD3sXit1Citrg%3D Occurrence Handle10.1023/A:1022804326662 M J Hutchings E A John D K Wijesinghe (2003) ArticleTitleToward understanding the consequences of soil heterogeneity for plant populations and communities Ecology 84 2322–2334 E H Isaaks R M Srivastava (1989) An Introduction to Applied Geostatistics Oxford University Press New York 561 R B Jackson M M Caldwell (1993) ArticleTitleGeostatistical patterns of soil heterogeneity around individual perennial plants J. Ecol. 81 683–692 Occurrence Handle10.2307/2261666 P Legendre M-J Fortin (1989) ArticleTitleSpatial pattern and ecological analysis Vegetatio 80 107–138 Occurrence Handle10.1007/BF00048036 J T Lin V Stewart (1998) ArticleTitleNitrate assimilation by bacteria Adv. Microb. Physiol. 39 1–30 Occurrence Handle9328645 Occurrence Handle1:CAS:528:DyaK2sXnt1yjuro%3D Occurrence Handle10.1016/S0065-2911(08)60014-4 A J Lister P P Mou R H Jones R J Mitchell (2000) ArticleTitleSpatial-patterns of soil and vegetation in a 40-year-old slash pine (Pinus elliottii) forest in the coastal plain of south Carolina, U.S.A Can. J. Forest Res. 30 145–155 Occurrence Handle10.1139/cjfr-30-1-145 R E Miller J M Ver Hoef N L Fowler (1995) ArticleTitleSpatial heterogeneity in eight central Texas grasslands J. Ecol. 83 919–928 Occurrence Handle10.2307/2261174 K J Nadelhoffer J D Aber J M Melillo (1985) ArticleTitleFine roots, net primary production and soil nitrogen availability: a new hypothesis Ecology 66 1377–1390 Occurrence Handle10.2307/1939190 Nelson D W and Sommers L E 1996 Total carbon, organic carbon and organic matter. In Methods of Soil analysis. Part 3. Chemical Methods. Eds. Soil Science Society of America and America Society of Agronomy. SSSA Book Series n° 5, Madison. A B Nicotra R L Chazdon S V B Iriarte (1999) ArticleTitleSpatial heterogeneity of light and woody seedling regeneration in tropical wet forests Ecology 80 1908–1926 Occurrence Handle10.2307/176668 E J Pebesma C G Wesseling (1998) ArticleTitleGstat: a program for geostatistical modelling, prediction and simulation Comput. Geosci. 24 17–31 Occurrence Handle10.1016/S0098-3004(97)00082-4 R Development Core Team 2004 R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna. H L Reynolds B A Hungate F S Chapin SuffixIII C M D’Antonio (1997) ArticleTitleSoil heterogeneity and plant competition in an annual grassland Ecology 78 2076–2090 Occurrence Handle10.2307/2265946 P J Ribeiro SuffixJr P J Diggle (2001) ArticleTitleGeoR: a package for geostatistical analysis R-NEWS 1 15–18 G P Robertson (1987) ArticleTitleGeostatistics in ecology: interpolating with known variance Ecology 68 744–748 Occurrence Handle10.2307/1938482 G P Robertson J R Crum B G Ellis (1993) ArticleTitleThe spatial variability of soil resources following long-term disturbance Oecologia 96 451–456 Occurrence Handle10.1007/BF00320501 G P Robertson K L Gross (1994) Assessing the heterogeneity of belowground resources: quantifying pattern and scale M Caldwell R W Pearcy (Eds) Exploitation of Environmental Heterogeneity by Plants Academic Press San Diego, CA 237–253 G P Robertson K M Klingesnsmith M J Klug E A Paul J R Crum B G Ellis (1997) ArticleTitleSoil resources, microbial activity, and primary production across an agricultural ecosystem Ecol. Appl. 7 158–170 R E Rossi D J Mulla A G Journel E H Franz (1992) ArticleTitleGeostatistical tools for modeling and interpreting ecological spatial dependence Ecol. Monogr. 62 277–314 Occurrence Handle10.2307/2937096 R J Ryel M M Caldwell (1998) ArticleTitleNutrient acquisition from soils with patchy nutrient distributions as assessed with simulation models Ecology 79 2735–2744 Occurrence Handle10.2307/176513 J P Schimel L E Jackson M K Firestone (1989) ArticleTitleSpatial and temporal effects on plant-microbial competition for inorganic nitrogen in a California annual grassland Soil Biol. Biochem. 21 1059–1066 Occurrence Handle1:CAS:528:DyaK3cXlsVaktQ%3D%3D Occurrence Handle10.1016/0038-0717(89)90044-8 W H Schlesinger (1997) Biogeochemistry. An Analysis of Global Change Academic Press San Diego, USA W H Schlesinger J A Raikes A E Hartley A F Cross (1996) ArticleTitleOn the spatial pattern of soil nutrients in desert ecosystems Ecology 77 364–374 Occurrence Handle10.2307/2265615 G K Sims T R Ellsworth R L Mulvaney (1995) ArticleTitleMicroscale determination of inorganic nitrogen in water and soil extracts Commun. Soil Sci. Plant Anal. 26 303–316 Occurrence Handle1:CAS:528:DyaK2MXjsFOgt7s%3D Occurrence Handle10.1080/00103629509369298 D Tilman (1982) Resource Competition and Community Structure Princenton University Press Princenton, New Jersey D Tilman S Pacala ( 1993) The maintenance of species richness in plant communities R E Ricklefs D Schluter (Eds) Species Diversity in Ecological Communities University of Chicago Press Chicago, Illinois 13–25 P M Vitousek R W Howarth (1991) ArticleTitleNitrogen limitation on land and in the sea – how can it occur? Biogeochemistry 13 87–115 Occurrence Handle10.1007/BF00002772 D K Wijesinghe M J Hutchings (1999) ArticleTitleThe effects of environmental heterogeneity on the performance of Glechoma hederacea: the interactions between patch contrast and patch scale J. Ecol. 87 860–872 Occurrence Handle10.1046/j.1365-2745.1999.00395.x D K Wijesinghe E A John S Beurskens M J Hutchings (2001) ArticleTitleRoot system size and precision in nutrient foraging: responses to spatial pattern of nutrient supply in six herbaceous species J. Ecol. 89 972–983 Occurrence Handle10.1111/j.1365-2745.2001.00618.x