Do spatial variation in leaf traits and herbivory within a canopy respond to selective cutting and fertilization?

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Abstract:

Within a canopy, spatial variation in leaf traits may be determined by light and nutrient availabilities. Such environmentally caused changes in leaf traits may be an important cause of changes in leaf palatability to herbivores. We conducted a factorial experiment with fertilization and selective cutting in a northern Japanese forest dominated by oak (Quercus crispula Blume). Fertilization increased the nitrogen content of upper canopy leaves. Leaf mass per area (LMA) was greater in the upper canopy than in the lower canopy. Selective cutting and all interactions had significant effects on LMA. Total phenolics and condensed tannin in leaves were also greater in the upper canopy than in the lower canopy. The interaction of selective cutting × position in the canopy (upper or lower) had a significant effect on total phenolics; a similar trend was seen for condensed tannin. Herbivory was greater in the lower canopy than in the upper canopy. Also, fertilization increased herbivory, whereas selective cutting decreased it. These results imply that human activities, such as logging and nitrogen deposition, may strongly influence spatial variation in herbivory through changes in leaf traits.

À l’intérieur d’une canopée, la variation spatiale des caractéristiques foliaires peut être déterminée par la disponibilité de la lumière et des nutriments. De tels changements dans les caractéristiques des feuilles dus à l’environnement peuvent être une cause importante de changements dans la palatabilité des feuilles pour les herbivores. Nous avons réalisé une expérience factorielle comportant une fertilisation et une coupe d’écrémage dans une forêt du nord du Japon dominée par le chêne (Quercus crispula Blume). La fertilisation a augmenté le contenu en azote des feuilles dans la partie supérieure de la canopée. La masse foliaire par unité de surface était plus élevée dans la partie supérieure que dans la partie inférieure de la canopée. La coupe d’écrémage et toutes les interactions avaient un effet significatif sur la masse foliaire par unité de surface. Les composés phénoliques totaux et les tannins condensés présents dans les feuilles étaient également en plus grande quantité dans la partie supérieure que dans la partie inférieure de la canopée. L’interaction entre la coupe d’écrémage et la position dans la canopée (supérieure ou inférieure) avait un effet significatif sur les composés phénoliques totaux; une tendance semblable a été observée dans le cas des tannins condensés. L’herbivorisme était plus important dans la partie inférieure que dans la partie supérieure de la canopée. De plus, la fertilisation a accru l’herbivorisme tandis que la coupe d’écrémage l’a diminué. Ces résultats indiquent que les activités humaines, telles que la récolte de bois et les dépôts d’azote, peuvent fortement influencer la variation spatiale de l’herbivorisme via des changements dans les caractéristiques des feuilles.

Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2008

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