脱炭酸マール地の古代広葉樹林における表土の特性と控え地の植物の多様性を促進する主な要因としてのリターの質と微地形

Litter quality and microtopography as key drivers to topsoil properties and understorey plant diversity in ancient broadleaved forests on decalcified marl.

• A M Kooijman
• H A Weiler
• C Cusell
• N Anders
• X Meng
• A C Seijmonsbergen
• L H Cammeraat

抄録

森林生態系では、リターの質が土壌や下層の特性を左右する主な要因であるが、標高、微地形、下層土の特性も重要である可能性がある。我々は、脱炭酸マールの上にある2つの古代混合林において、それぞれの要因の重要性を検証した。また、標高、局所的な高さの違い（微地形）、樹木の分布、山頂から底辺までの斜面における下草の被覆をマッピングし、200個の7×7mのグリッドセルをサンプリングして、リターの投入量、下草、表土、下層土の特徴を調べた。どちらの森林でも標高は徐々に低下したが、微地形には平均的な高さよりも数cm低いかそれ以上の窪地やマウンドが不規則なパターンで見られた。樹木の分布は標高や下層土の特性には影響されなかったが、微地形には明らかに影響されていた。ブナの成木は局所的なマウンドに多く見られ、ツノキは局所的な窪地に多く見られた。表土と下層の特性は、主にリターの質（樹種の優勢）と微地形の影響を受けた。リターの質は微地形とは別の影響を与えていたが、これを補強する可能性があった。リターの質が高く（ツノキ）、局所的な高さが低い場合は、ミミズの活動が高く、リターの量が少なく、侵食が多く、地表に近い不透水性の粘土層があり、pHが高く、土壌水分量が多く、下草の多様性が高い。リターの質が低く（ブナ）、局所的な高さが高い場合は、ミミズの活動が低く、リターの量が多く、侵食が少なく、pHが低く、土壌の水分量が少なく、植物の多様性が低いという結果になった。ブナや角材は、生息地の条件や局所的な水文学を変化させ、生息地を自分たちにとってより適したものにし、および／または他方にとって不向きなものにする、生態系エンジニアとして作用する可能性がある。しかし、それらはまた、森林の空間的な複雑さと生息地の勾配の長さを増加させた。これは、森林全体の生物多様性を高めるだけでなく、長期の湿潤期や乾燥期への回復力を高める可能性がある。

In forest ecosystems, litter quality is a major driver for soil and understorey characteristics, but elevation, microtopography and subsoil properties may also be important. We tested the importance of each factor in two ancient mixed forests on decalcified marl, dominated by trees with different litter quality such as European hornbeam, with high-palatable litter, and beech, with low-palatable litter. We mapped elevation, differences in local height (microtopography), tree distribution and understorey cover on slopes ranging from crest to bottom, and sampled 200 7 × 7 m grid cells for characteristics of litter input, understorey, topsoil and subsoil. In both forests, elevation decreased gradually, but microtopography showed irregular patterns of depressions and mounds of a few cm below or above average local height. Tree distribution was not affected by elevation or subsoil properties, but clearly by microtopography. Adult beech was abundant on local mounds, while hornbeam was more common in local depressions. Topsoil and understorey characteristics were mainly affected by litter quality (tree species dominance) and microtopography. Litter quality had separate effects from microtopography, but could reinforce this. High litter quality (hornbeam) and low local height both led to high earthworm activity, low litter mass, high erosion, impermeable clay layers close to the surface, high pH, high soil moisture and high diversity of the understorey. Low litter quality (beech) and high local height both led to low earthworm activity, high litter mass, low erosion, low pH, low soil moisture and low plant diversity. Beech and hornbeam may act as ecosystem engineers, which change habitat conditions and local hydrology, and make habitats more suitable to themselves, and/or unsuitable to the other. However, they also increased spatial complexity of the forest and length of the habitat gradient. This may increase forest biodiversity as a whole, but also resilience to prolonged wet or dry periods.

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