Differences in wetland plant community establishment with additions of nitrate-N and invasive species (Phalaris arundinacea and Typha ×glauca)

摘要

Restored prairie pothole wetlands in North America are often enriched by nitrate-N (NO₃-N) that has been lost from surrounding agricultural systems. In addition, these wetlands are increasingly colonized by invasive taxa including Phalaris arundinacea L. and Typha ×glauca Godr. To explore the impacts of NO₃-N enrichment, suppression by invasive species, and the interaction of these factors on restored communities, we grew native sedge meadow communities from seed in greenhouse mesocosms and subjected them to NO₃-N and invasive species for 4 months. Typha ×glauca did not reduce overall native community biomass and actually enhanced Aster spp. biomass. Phalaris arundinacea suppressed growth of the native community to an equal relative extent across all NO₃-N levels. The shoot biomass of the entire native community in untreated plots was similar to the P. arundinacea fraction of the treated plots. Phalaris arundinacea demonstrated greater plasticity in root-shoot allocation than the native community over the range of NO₃-N inputs. Proportional allocation to root biomass was greater for P. arundinacea than for the native community at all but the highest NO₃-N level. Both factors may be important in explaining dominance of P. arundinacea over the native community in a range of fertility conditions. Regardless of NO₃-N inputs, the restoration of diverse native wetlands requires strict control of P. arundinacea during community establishment, as evidenced by the relatively rapid rate of suppression of native community biomass by P. arundinacea compared with T. ×glauca.Key words: restoration, agricultural impacts, prairie pothole, root/shoot ratio.Les terres humides avec mares restaurées en Amérique du Nord sont souvent enrichies avec de l'azote nitrique (NO3-N) qui s'échappent des sites agricoles voisins. Egalement, ces terres humides sont de plus en plus colonisées par des taxons envahissants tels que le Phalaris arundinacea L. et le Typha ×glauca Godr. Afin d'explorer les impacts de l'enrichissement au NO3-N, de sa suppression par les espèces envahissantes et de l'interaction de ces facteurs sur les communautés restaurées, les auteurs ont cultivé en serre, des communautés de prairie à carex indigènes à partir des graines, sous forme de mésocosme, et les ont soumises à l'action du NO3-N et des espèces envahissantes, pendant 4 mois. Le Typha ×glauca ne réduit pas la biomasse globale des plantes indigènes mais augmente plutôt la biomasse des Aster ssp. Le P. arunidinacea supprime la croissance de la communauté indigène en proportion des teneurs en NO3-N. Dans les parcelles non traitées, la biomasse des tiges de l'ensemble de la communauté indigène est semblable à la fraction du P. arundinacea des parcelles traitées. Le P. arundinacea montre une plus grande plasticité dans l'allocation racine:tige que la communauté indigène pour l'ensemble des apports en NO3-N. L'allocation proportionnelle à la biomasse racinaire est plus élevée chez le P. arundinacea que chez la communauté indigène à toutes les teneurs en NO3-N, sauf les plus élevées. Les deux facteurs pourraient être à la fois importants pour expliquer la dominance du P. arundinacea sur la communauté indigène sous un ensemble de conditions de fertilité. Indépendamment des apports en NO3-N, la restauration de diverses terres humides indigènes nécessitent un contrôle strict du P. arundinacea au cours de l'établissement de la communauté, comme le démontre le taux relativement rapide de suppression de la biomasse de la communauté indigène par le P. arundinacea, comparativement au Typha ×glauca.Mots clés : restauration, impacts agricoles, mares des prairies, rapport tige:racine.[Traduit par la Rédaction]