パターン化された石灰質フェンスにおける植物の分布、樹勢、希少性、多様性：地球化学的モデルと葉高モデルのテスト

Plant distribution, stature, rarity, and diversity in a patterned calcareous fen: tests of geochemical and leaf-height models.

• Laurie A Stockmeier
• Thomas J Givnish

抄録

PREMISE:

パターン化された森林では、石灰質の湧水源の近くの沈殿炭酸塩を豊富に含む基質の上に、背が低くまばらで種が豊富な植生のパッチがしばしば発生し、遠くには背が高く密度の高い植生が見られる。Boyer and Wheeler (1989)は、湧水源付近でのリンの共沈が植物の生産性と被覆率を制限していると仮説を立て、Givnish (1982)は、希少で背の低い植物種の集合体は、まばらに被覆された微小サイトへの競争上の制限を反映しているのではないかと提案している。

PREMISE: In patterned fens, patches of short, sparse, species-rich vegetation often occur on substrates rich in precipitated carbonates near calcareous springheads, with taller, denser vegetation farther away. Boyer and Wheeler (1989) hypothesized that phosphorus co-precipitation near springheads limits plant productivity and coverage, and Givnish (1982) proposed that aggregations of rare, short-statured plant species might reflect their competitive restriction to sparsely covered microsites.

方法:

米国ウィスコンシン州南東部の湿地複合体において、水文学と地球化学の勾配に沿ってEupatorium perfoliatumの種の分布、葉の高さ、植物の被覆率、群集の組成、基質と葉の化学的性質を定量化することで、これらの仮説を検証した。

METHODS: We tested these hypotheses by quantifying species distributions, leaf heights, plant coverage, community composition, and substrate and leaf chemistry of Eupatorium perfoliatum along a gradient of hydrology and geochemistry in a wetland complex in southeastern Wisconsin, USA, ranging from marl flats and fens on peat mounds near springheads to surrounding sedge meadows.

結果:

群集の構成は、マール平地から下降するにつれて被覆率と葉高が増加する一次元的な環境勾配と強く相関していたが、土壌の炭酸塩、リン固定化能力、および局所的な種の豊富さは理論と一致して減少していた。地域的に希少な種は背が低く、まばらに被覆されたミクロサイトに限定されていたが、種内および種間では、局所的な被覆率の上昇とともに葉の高さが増加した。NPKの組織化学量論はボイヤー・ウィーラー仮説を完全に支持するものではなかったが、窒素制限はスゲの草原で最も強く現れた。E. perfoliatum の体長と組織化学的な変化は、マールの平板なスゲ草地の勾配に沿ったもので、土壌中の亜鉛含有量には大きな変化はなかったが、亜鉛の毒性が春源付近の被覆率を制限している可能性が示唆された。

RESULTS: Community composition was strongly correlated with a one-dimensional environmental gradient along which coverage and height increased moving downslope from marl flats, while soil carbonate, phosphorus immobilization capacity, and local species richness decreased, consistent with theory. Regionally rare species were short and restricted to sparsely covered microsites; within and among species, leaf height increased with local coverage. NPK tissue stoichiometry did not entirely support the Boyer-Wheeler hypothesis, although nitrogen limitation appeared strongest in sedge meadows. Shifts in stature and tissue chemistry of E. perfoliatum along the marl flat-sedge meadow gradient suggested that zinc toxicity may help limit coverage near springheads despite no significant change in soil zinc content.

結論:

我々は、湧水源付近でのリンの共沈が窒素固定、窒素とリンの共制限、亜鉛の移動性に及ぼすカスケード効果を説明するために、Boyer-Wheeler仮説を修正したものを提案している。

CONCLUSIONS: We propose a modified Boyer-Wheeler hypothesis to account for cascading effects of phosphorus co-precipitation near springheads on nitrogen fixation, nitrogen+phosphorus co-limitation, and zinc mobility.

© 2019 Botanical Society of America.