Plant attributes interact with fungal pathogens and nitrogen addition to drive soil enzymatic activities and their temporal variation. (9th February 2023)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Nwe, Thu Zar; Maaroufi, Nadia I.; Allan, Eric; Soliveres, Santiago; Kempel, Anne
• Is Part Of: Functional ecology. Volume 37:Number 3(2023)
• Page Start: 564
• Page End: 575
• Publication Date: 2023-02-09
• Subjects: ecosystem functions -- functional diversity -- nitrogen addition -- PaNDiv experiment -- soil stoichiometry; Ecology -- Periodicals; 574.505
• DOI: 10.1111/1365-2435.14280
• Languages: English
• ISSNs: 0269-8463

Abstract

Abstract: Nitrogen enrichment can alter soil communities and their functioning directly, via changes in nutrient availability and stoichiometry, or indirectly, by changing plant communities or the abundance of consumers. However, most studies have only focused on one of these potential drivers and we know little about the relative importance of the different mechanisms (changes in nutrient availability, in plant diversity or functional composition or in consumer abundance) by which nitrogen enrichment affects soil functioning. In addition, soil functions could vary dramatically between seasons; however, they are typically measured only once during the peak growing season. We therefore know little about the drivers of intra‐annual stability in soil functioning. In this study, we measured activities of β‐glucosidase and acid phosphatase, two extracellular enzymes that indicate soil functioning. We did so in a large grassland experiment which tested the effects, and relative importance, of nitrogen enrichment, plant functional composition and diversity, and foliar pathogen presence (controlled by fungicide) on soil functioning. We measured the activity of the two enzymes across seasons and years to assess the stability and temporal dynamics of soil functioning. Overall β‐glucosidase activity was slightly increased by nitrogen enrichment over time but did not respond to the other experimental treatments. Conversely, plant functional diversity and interactions between plant attributes and fungicide application were important drivers of mean acid phosphatase activity. The temporal stability of both soil enzymes was differently affected by two facets of plant diversity: species richness increased temporal stability and functional diversity decreased it; however, these effects were dampened when nitrogen and fungicide were added. The fungicide effects on soil enzyme activities suggest that foliar pathogens can also affect below‐ground processes and the interacting effect of fungicide and plant diversity suggests that these plant enemies can modulate the relationship between plant diversity and ecosystem functioning. The contrasting effects of our treatments on the mean versus stability of soil enzyme activities clearly show the need to consider temporal dynamics in below‐ground processes, to better understand the responses of soil microbes to environmental changes such as nutrient enrichment. Read the free Plain Language Summary for this article on the Journal blog. Abstract : Read the free Plain Language Summary for this article on the Journal blog. အကျဥ်းချုပ်: နိုက်ထရိုဂျင်ကြွယ်ဝမှုသည် မြေဆီလွှာထဲတွင် ရရှိနိုင်သော အာဟာရဓာတ်များနှင့် stoichiometry တို့ကို ပြောင်းလဲစေခြင်းအားဖြင့် မြေဆီလွှာရှိ သက်ရှိမျိုးစုနှင့် ၄င်းတို့၏ လုပ်ငန်းဆောင်တာ များကို တိုက်ရိုက်ပြောင်းလဲစေနိုင်၍ အလားတူပင် စားသုံးသူကြွယ်ဝမှုကို ပြောင်းလဲစေခြင်းအား ဖြင့်သော်၄င်း၊ အပင်မျိုးစုများကို ပြောင်းလဲစေခြင်းဖြင့်သော်၄င်း၊ သွယ်ဝိုက်၍လည်း ပြောင်းလဲ စေနိုင်ပါသည်။ သို့ရာတွင် လေ့လာမှုအများစုသည် ဤအလားအလာရှိသော drivers များထဲမှ တစ်မျိုးကိုသာ အာရုံစိုက်သောကြောင့် နိုက်ထရိုဂျင် ကြွယ်ဝမှုသည် မြေဆီလွှာ အလုပ်လုပ်ပုံကို ထိခိုက်စေသည် ဟူသောအချက်မှ ကျွန်တော်တို့သည် မတူညီသော mechanisms များ (အပင်မျိုး ကွဲများ သို့မဟုတ် အပင်၏လုပ်ငန်းဆောင်တာများ ပေါင်းစည်းမှုတွင် သို့မဟုတ် စားသုံးသူကြွယ်ဝ မှုများ၊ မြေဆီလွှာထဲတွင် ရရှိနိုင်သော အာဟာရဓာတ် အပြောင်းအလဲများ)၏ နှိုင်းရအရေးပါပုံနှင့် ပတ်သက်၍ အနည်းငယ်သာ သိရှိပါသည်။ ဒါ့အပြင် မြေဆီလွှာရှိ လုပ်ငန်းဆောင်တာများသည် ရာသီများကြားတွင် သိသိသာသာ ကွဲပြားနိုင်သည်၊ သို့သော်လည်းပဲ ၎င်းတို့ကို ပုံမှန်အားဖြင့် အပင်ကြီးထွားမှု အမြင့်ဆုံးရာသီတွင် တစ်ကြိမ်သာလျှင် တိုင်းတာကြသည်။ ထို့ကြောင့် ကျွန်ုပ်တို့ သည် မြေဆီလွှာ အလုပ်လုပ်ပုံတွင် နှစ်အလိုက် တည်ငြိမ်မှု၏ drivers များနှင့် ပက်သက်၍ အနည်းငယ်မျှသာ သိရှိပါသည်။ ဤလေ့လာမှုတွင် ကျွန်တော်တို့သည် မြေဆီလွှာအလုပ်လုပ်ပုံကို ညွှန်ပြသည့် ပြင်ပဆဲလ်အင်ဇိုင်း (၂)မျိုးဖြစ်သော β‐glucosidase နှင့် acid phosphatase တို့၏ activities များကို တိုင်းတာ ခဲ့ပါသည်။ မြေဆီလွှာအလုပ်လုပ်ပုံနှင့် ပတ်သက်ပြီး နိုက်ထရိုဂျင်ကြွယ်ဝမှု၊ အပင်၏ လုပ်ငန်း ဆောင်တာများ ပေါင်းစည်းမှုနှင့် အပင်မျိုးကွဲများ၊ ရောဂါပိုးမွှားများ ကျရောက်မှု (မှိုသတ်ဆေးဖြင့် ထိန်းချုပ် ထားသော) တို့၏ အကျိုးသက်ရောက်ပုံနှင့် နှိုင်းရအရေးပါမှုတို့ကို ကျွန်တော်တို့သည် ကြီးမားသော grasslandတွင် စမ်းသပ်မှုတစ်ခု ပြုလုပ်ခဲ့ပါသည်။ ၄င်းအင်ဇိုင်း (၂)မျိုး၏ activities များကို ကျွန်ုပ်တို့သည် မြေဆီလွှာရှိ လုပ်ငန်းလည်ပတ်မှုဆိုင်ရာ တည်ငြိမ်မှုနှင့် ယာယီပြောင်းလဲ စေနိုင်မှု တို့ကို အကဲဖြတ်ရန် ရာသီအလိုက် နှစ်အလိုက် တိုင်းတာခဲ့သည်။ ခြုံငုံ၍ပြောရလျှင် β‐glucosidase activityကို နိုက်ထရိုဂျင်ကြယ်၀မှုအချိန်ကြာလာသည်နှင့်အမျှ အနည်းငယ်တိုးစေခဲ့ပါသည်၊ သို့ပေမဲ့ အခြားသော စမ်းသပ်ထားသော treatments များကို တုံ့ပြန် ခြင်း မရှိခဲ့ပါ။ အပြန်အလှန်အားဖြင့် အပင်များ၏ မတူညီသောအလုပ်လုပ်ပုံများ၊ အပင်၏ လက္ခဏာများနှင့် မှိုသတ်ဆေး အသုံးပြုမှုတို့အကြား အပြန်အလှန်အကျိုးပြုများသည် acid phosphatase၏ ပျမ်းမျှ activities၏ အရေးပါသော တွန်းအားပေးသောအရာများ ဖြစ်သည်။ အပင် မျိုးကွဲများ၏ လက္ခဏာ(၂)ခုသည် ထိုအင်ဇိုင်း(၂)မျိုး၏ ယာယီတည်ငြိမ်မှုကို မတူကွဲပြားစွာ ထိခိုက်စေခဲ့သည်၊ ၄င်းတို့မှာ အပင်မျိုးစိတ်ကြွယ်၀မှုသည် ယာယီတည်ငြိမ်မှုကို တိုးစေ၍ လုပ်ဆောင်ချက်မတူညီသော အပင်တို့သည် ၄င်းတည်ငြိမ်မှုကို လျော့နည်းစေခဲ့သည်၊ သို့သော်လည်း နိုက်ထရိုဂျင်နှင့် မှိုသတ်ဆေးများ ပေါင်းထည့်လိုက်သောအခါတွင် အဆိုပါ သက် ရောက်မှုများကို လျော့ကျစေခဲ့ပါသည်။ အကျဥ်းချုပ်ကောက်နုတ်ချက်‐ အရွက်ပေါ်တွင်ကျရောက်သော ပိုးမွှားများသည် မြေအောက်ဖြစ် စဉ်များကို ထိခိုက်စေနိုင်သည်ဆိုတာကို မြေဆီလွှာထဲတွင်ရှိသော အင်ဇိုင်းများ၏ activities များမှ မှိုသတ်ဆေး၏ အကျိုးဆက်များသည် အကြံပြုထားပြီး၊ အပင်၏ ရန်သူများသည် အပင်မျိုးကွဲနှင့် ဂေဟစနစ် လုပ်ဆောင်မှုကြား နှီးနွယ်ဆက်စပ်မှုကို ထိန်းညှိပေးနိုင်သည်ဆိုတာကို မှိုသတ် ဆေးနှင့် အပင် မျိုးကွဲများ၏ အပြန်အလှန် နှီးနွယ်မှုသည် အကြံပြုထားပါသည်။ မြေဆီလွှာရှိ အင်ဇိုင်းများ ၏ ပျမ်းမျှ activitiesနှင့် တည်ငြိမ်မှုတို့အကြား ကျွန်တော်တို့ treatments များ၏ သိသာ ထင်ရှားသော သက်ရောက် မှုများသည် မြေအောက်လုပ်ငန်းစဉ် များတွင် ယာယီ ပြောင်းလဲစေနိုင် မှုတို့ကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားရန်၊ အာဟာရဓာတ် ကြွယ်၀မှုကဲ့သို့သော ပတ်ဝန်းကျင်ဆိုင်ရာ ပြောင်း လဲမှုအပေါ် မြေဆီလွှာရှိ ပိုးမွှားများ (microbes)၏ တုံ့ပြန်မှုများကို ပိုမိုကောင်း မွန်စွာနားလည်ရန် လိုအပ်ကြောင်း ရှင်းလင်းစွာ ဖော်ပြသည်။