Plant perception of soil heterogeneity in the field

Abstract

V přirozených ekosystémech jsou živiny v půdě rozmístěny nerovnoměrně, ve formě tzv. půdních kapes. Rostliny v umělých podmínkách často vykazují schopnost na takovou heterogenitu půdy reagovat pomocí morfologické plasticity kořenového systému. Ukazuje se, že přítomnost kompetice může mít vliv na to, zda a v jaké míře plastická odpověď proběhne. Míra uplatnění plastických úprav morfologie kořenů v přirozených podmínkách je však dosud neobjasněná. Ve světle toho jsem provedl terénní experiment, jehož cílem bylo posouzení vlivu uměle vytvořené půdní kapsy bohaté na živiny na podzemní biomasu (a) přítomného společenstva a (b) modelových rostlin. Pokusný prostor sestával z mřížky čtverců (30×30 cm) s modelovou rostlinou uprostřed. V polovině čtverců byla vytvořena umělá půdní kapsa bohatá na živiny, vzdálená 5,5 cm od modelové rostliny. Přítomnost umělé půdní kapsy neměla za následek zvýšení jemné podzemní biomasy ve čtverci. Tato však přibývala se zvyšující se půdní vlhkostí, odhadnutou pomocí průměrných Ellenbergových indikačních hodnot ve čtvercích. Podíl kořenů modelových rostlin v obohacené čtvrtině ani celková biomasa kořenů modelových rostlin nevzrostly ve skupině ošetřených rostlin oproti kontrolní skupině. Kompetice ve čtvercích s umělou půdní kapsou byla pravděpodobně vyšší, o čemž svědčí...

Nutrients are usually patchily distributed in natural soils. Plants are often able to respond to nutrient heterogeneity in artificial conditions by active plastic changes of root system morphology. The occurrence or magnitude of a foraging response can be altered by the presence of competition. However, it is unclear to what extent root foraging takes place in the field. I conducted a field experiment in order to determine the effect of an artificial nutrient patch on fine belowground biomass of (a) an established community and (b) model plants. The study array consisted of a grid of 30×30 cm plots with model plants located in the centre. Half of the plots contained the artificial patch located 5.5 cm from the model plant. Fertilizer patch treatment did not increase mean plot fine underground biomass. Instead, fine underground biomass was higher in places of greater soil moisture estimated from mean plot EIVs. Neither total model plant root biomass nor proportion of roots in the enriched quarter increased in the fertilizer treatment. Competition was probably higher in fertilized than in control plots judging by a 2-fold increase in death rate of model plants. However, greater proportion of model plants flowered in the treatment plots. Possible causes include a plastic response to the patch as well...