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亜高山の草原のパッチ性の基礎となる植物と土壌の関係
Plant-topsoil relationships underlying subalpine grassland patchiness.
PMID: 31822420 DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.134483.
抄録
スペインの中央ピレネー山脈の約半分の面積が放牧地になっています。ここ数十年の家畜管理の変化と相まって、牧草率が低下したため、放牧や多様性保全の観点から好ましくないと考えられているナルドゥス草原の拡大が進んでいる。本研究の目的は、スペイン中央ピレネー山脈の亜高山地域の侵食撹乱土壌（白亜の草原）と未撹乱土壌（ナルドゥスのマット草原）で発生する草原植物の組成と表土の特性がどのように関係しているかを分析することであった。両群集を横に並べて比較するために、6つのサンプリングポイントを選択した。各地点では、1)インベントリを用いて各種の植物被覆量を推定し、2)物理化学的な表土特性の分析を行った（深さ0-5cmと5-10cm）。データは多変量解析で分析した。その結果、侵食されておらず、カルシウムと酸性度が低く、有機物の含有量が高い土壌に生育している典型的なナルドゥスマット草原種を、妨害されていない場所で発見した。また、最近土壌侵食の影響を受けた斜面では、初期から続く草原群落が生育していることが明らかになった。その結果、土壌浸食の影響を受けた斜面に生育していた草原群落の種は、主に石の多い斜面の草原に生育していた種と、高山の長期的な雪に覆われた環境に生育していた種の両方を含んでいた。これらの土壌は、汚染されていない土壌に比べて、浅くて石の多い土壌で、構造が安定しておらず、pHが高く、有機物とカルシウムの含有量が低かった。これらの結果から、ナルダスマット草原では土壌の安定化と酸性化、白亜の草原では土壌の侵食と基底化を介した土壌-植物のフィードバック機構によって、両群集の違いが生じ、維持されていることが示唆された。これらの知見は、亜高山草原のモザイクは、土壌撹乱と不可逆的な継代による非平衡植物共存のモデルに基づいていることを示唆している。管理は、Nardus mat-grasslandsの拡散を防ぐのに十分な放牧による撹乱体制の維持に焦点を当てるべきである。
Approximately half of the area in the Spanish Central Pyrenees is dedicated to pastures. A decrease in stocking rate coupled with changes in livestock management in recent decades have favoured the expansion of Nardus grasslands, which are considered undesirable for grazing use and for diversity conservation. The objective of this study was to analyse how topsoil properties are related to grassland plant composition occurring in erosion-disturbed (chalk grasslands) and undisturbed (Nardus mat-grasslands) soils in a subalpine area of the Spanish Central Pyrenees. We selected six paired sampling points for a side-by-side comparison of both communities. At each point, we 1) estimated the plant cover of each species through inventories and 2) analysed a set of physical-chemical topsoil properties (0-5 and 5-10 cm depth). Data were analysed through multivariate analysis. We found typical species of Nardus mat-grasslands in the undisturbed sites growing on non-eroded and well-structured soils that were low in calcium and acidic, with high contents of organic matter. In turn, we found earlier-successional grassland communities growing on slopes recently affected by soil erosion processes. The species composition was mainly species from stony slope grasslands and, to a lesser extent, from the long-term snow-covered environments of the high mountains. These soils were shallower and stonier and had a less-stable structure, higher pH, and lower organic matter and calcium content than undisturbed soils. Our results suggest that the differences between both communities emerge and are maintained by soil-plant feedback mechanisms mediated in Nardus mat-grasslands through soil stabilization and acidification and in chalk grasslands through soil erosion and basification. These findings suggest that the subalpine grassland mosaic results from a model of non-equilibrium plant coexistence due to soil disturbance and inexorable succession. Management should be focused on maintaining a disturbance regime, through grazing, sufficient to prevent the spreading of Nardus mat-grasslands.
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