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The sensitivity of nitrogen fixation by a feathermoss–cyanobacteria association to litter and moisture variability in young and old boreal forests

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Abstract:

We conducted a pair of experiments to assess whether nitrogen (N) fixation by a feathermoss–cyanobacteria association was sensitive to moisture availability and quality of litter inputs, and whether sensitivity to these factors differed between young and old forests. In our first greenhouse experiment, we experimentally varied the frequency of water addition to Pleurozium schreberi (Brid.) Mitt. collected from young and old forest sites. This experiment revealed that the extreme drought treatment reduced N fixation capacity (measured via acetylene reduction), whereas daily watering increased N fixation capacity. The experiment also demonstrated that sensitivity to moisture variability was greater in old forests than in young forests. In a second greenhouse experiment, we repeatedly applied litter extracts from six common boreal species, Pinus sylvestris L., Picea abies (L.) Karst., Betula pubescens Ehrh., Vaccinium myrtillus L., Vaccinium vitis-idaea L., and Empetrum hermaphroditum Lange ex Hagerup. After 43days, we found no significant effects of litter or litter by stand age interaction on N fixation capacity of P. schreberi, whereas stand age remained a significant factor. These experiments suggest that the N fixation capacity of the P. schreberi – cyanobacteria association is relatively resistant to short-term variation of litter as an environmental driver but that precipitation extremes in old forests may significantly alter the N fixation capacity of the association.

Nous avons réalisé deux expériences pour déterminer si la fixation de N par une mousse hypnacée associée à une cyanobactérie était influencée par la disponibilité en eau et la qualité des apports de litière et si la sensibilité à ces facteurs différait selon l’âge de la forêt. Dans notre première expérience en serre, nous avons fait varier expérimentalement la fréquence des arrosages de Pleurozium schreberi (Bird.) Mitt. collecté dans de jeunes et vieilles forêts. Cette expérience a révélé que les traitements provoquant une sécheresse extrême réduisaient la capacité de fixation de N (mesurée via la réduction de l’acétylène) tandis qu’un arrosage quotidien augmentait la capacité de fixation de N. L’expérience a également démontré que la sensibilité à la variation de l’humidité était plus forte dans les vieilles que dans les jeunes forêts. Dans une deuxième expérience en serre, nous avons répété l’application d’extraits de litière de six espèces boréales communes: Pinus sylvestris L., Picea abies (L.) Karst., Betula pubescens Ehrh., Vaccinium myrtillus L., Vaccinium vitis-idaea L. et Empetrum hermaphroditum Lange ex Hagerup. Après 43 jours, nous n’avons observé aucun effet significatif de la litière ni d’une interaction entre la litière et l’âge du peuplement sur la capacité de fixation de N de P. schreberi bien que l’âge du peuplement soit demeuré un facteur important. Ces expériences indiquent que la capacité de fixation de N de P. schreberi associé à une cyanobactérie est relativement résistante aux variations à court terme de la litière en tant que facteur environnemental, mais que les extrêmes de précipitation dans les vieilles forêts peuvent modifier de façon significative la capacité de fixation de N de cette association.

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2009

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