1. Inicio
  2. Atrás
Título: The C:N:P:K stoichiometry in an ombrotrophic peatland
Autores: Wang, Meng
Fecha: 2014
Publicador: McGill University - MCGILL
Fuente:
Tipo: Electronic Thesis or Dissertation
Tema: Earth Sciences - Physical Geography
Descripción: Ombrotrophic peatlands are nutrient-deficient systems and important carbon (C) sinks, yet the stoichiometry of nitrogen (N), phosphorus (P) and potassium (K), essential for plant growth and decomposition, has rarely been studied in these systems. Under contemporary anthropogenic environmental changes, such as enhanced atmospheric deposition, the balance among multiple elements during ecological processes and interactions, i.e. ecological stoichiometry, is altered. The stoichiometry in plants and soils in peatlands and the response of these stoichiometric characteristics to nutrient enrichment are critical in a world of elemental imbalance between organisms and their environment. The objectives of this research were to examine the seasonal variation in C:N:P:K stoichiometry among different plant functional types (PFTs), the effects of nutrient addition on nutrient resorption and the degree of stoichiometric homeostasis, and the decomposition cascade of C:N:P stoichiometry from mature tissues to peat at Mer Bleue Bog, eastern Ontario, Canada. Along with a greater variation in nutrient concentrations and stoichiometric ratios among PFTs than across the growing season, a convergence of C:N:P:K to a mass ratio of 445:14:1:9 was found at peak growing season, indicating N and P co-limitation. A substantial resorption of N, P and K during leave senescence was observed and was significantly different between the two dominant shrub species, Chamaedaphne calyculata and Rhododendron groenlandicum. The interaction between N, P and K addition on their resorption reflected the stoichiometric coupling of nutrient cycling. In response to long-term N, P and K fertilization, shrubs and mosses showed strong and weak homeostasis, respectively; whereas the dominance of shrubs with strong homeostasis did not enhance the stability or the productivity of the plant community. The examination of the decomposition cascade of C:N:P stoichiometry confirmed the resorption-associated decrease in C:N and C:P ratios from mature to senescent tissues. A possible mechanism related to plant/mycorrhizae uptake of P may account for the increase in C:P and N:P ratios in peat. This thesis contributes new knowledge on the stoichiometry of plants and soils in an ombrotrophic peatland. Specifically, it emphasizes the important role of P in peatland biogeochemical cycles, especially the plant and mycorrhizal uptake of P in these nutrient-deficient ecosystems. The substantial variation in nutrient resorption and stoichiometric homeostasis between species and among PFTs shed new light on the potential shifts in plant community composition under environmental changes.
Les tourbières ombrotrophes sont des systèmes déficients en nutriments et des puits importants de carbone (C). Cependant, la stoichiométrie de l’azote (N), du phosphore (P) et du potassium (K), nutriments essentiels pour la croissance des plantes et la décomposition, est peu étudiée. Dans un contexte de changements environnementaux anthropogéniques, incluant une augmentation de la déposition atmosphérique, l’équilibre entre les différents éléments dans le cadre des processus écologiques et des interactions (i.e. la stoichiométrie écologique) est altéré. La stoichiométrie des plantes et du sol dans les tourbières et la façon dont ces caractéristiques stoichiométriques répondent à l’addition de nutriments sont critiques dans un monde de débalancement des éléments entre les organismes et leur environnement. L’objectif de cette recherche était d’examiner les variations saisonnières dans la stoichiométrie C:N:P:K parmi différents types fonctionnels végétaux (TFVs), les effets de l’addition de nutriments sur la résorption des nutriments et le niveau d’homéostasie stoichiométrique, et la cascade de décomposition de la stoichiométrie du C:N:P des tissus matures à la tourbe à la tourbière Mer Bleue, Ontario, Canada. Avec une variation plus grande des concentrations en nutriment et des ratios stoichiométriques parmi les TFVs que le long de la saison de croissance, une convergence du C:N:P:K vers un ratio de masse de 445:14:1:9 lors du sommet de la saison de croissance a été observé, indiquant une co-limitation N-P. Une résorption substantielle de N, P et K pendant la sénescence des feuilles fut observée avec une variation interspécifique significative entre deux espèces dominantes d’arbustes, Chamaedaphne calyculata et Rhododendron groenlandicum. L’interaction entre l’addition de N, de P et de K sur leur résorption reflétait le couplage stoichiométrique du cyclage des nutriments. En réponse à la fertilisation à long terme du N, P et K, les bryophytes et les arbustes ont démontré une homéostasie forte et faible, respectivement; alors que la dominance des arbustes avec une forte homéostasie n’a pas amélioré la stabilité et la productivité de la communauté végétale. L’examen de la cascade de décomposition de la stoichiométrie du C:N:P a confirmé la diminution, associée à la résorption, des ratios C:N et C:P des tissus matures aux tissus sénescents. Un mécanisme relié au captage de P par une association plante/mycorhize pourrait expliquer l’augmentation des ratios C:P et N:P dans la tourbe. Cette thèse contribue à la connaissance de la stoichiométrie des plantes et des sols dans une tourbière ombrotrophe. Plus spécifiquement, elle met l’emphase sur le rôle important du P dans les cycles biogéochimiques des tourbières, en particulier le captage du P par les plantes et les mycorhizes dans ces systèmes déficients en nutriments. La variation substantielle entre les espèces et les TFVs en fait de résorption des nutriments et d’homéostasie stoichiométrique met en lumière les changements potentiels de composition des communautés végétales dans un contexte de changements environnementaux.
Idioma: en