Parent material depth controls ecosystem composition and function on a riverside terrace in northwestern Alaska

Abstract:

Many studies have focused on factors that influence ecosystem composition and function, but little is known about the influence of varying quantities of a single parent material without confounding effects of age or location. On a riverside terrace of the Agashashok River, the depth of the cap of silt and sand over the gravel floodplain strongly influenced species composition, production, and response to additions of nitrogen (N) and water. Thin siltcaps (< 0.25 m) had vegetation dominated by herbaceous species, whereas thicker siltcaps had a strong component of shrubs. The depth of the siltcap accounted for about 50% of the variation in the first principle-component of the variation in species composition and cover. In situ net N mineralization increased with increasing siltcap depth, but net nitrification declined. Production by herbs increased by about 20% with water additions but not with N additions, and the responses were strongest at the two intermediate siltcap depths. Shrub production increased by about 30% with N addition but not with water additions, with stronger responses on thicker siltcaps. The importance of the quantity of parent material may apply to other situations where the depth of fine-textured parent material is relatively shallow. Greater attention to the role of quantitative differences in parent material appears warranted.

Résumé:

De nombreuses études ont permis de se pencher sur les facteurs influençant la composition et le fonctionnement des écosystèmes, mais on connaît bien peu l’influence de l’épaisseur variable d’un type donné de matériel originel, sans une certaine confusion avec l’effet de l’âge ou de la localisation. Sur une terrasse alluviale bordant la rivière Agashashok, l’épaisseur du revêtement de limon et de sable au-dessus du gravier constituant la plaine inondable influence grandement la composition floristique, la production ainsi que la réaction de la végétation à l’apport en azote et en eau. Un couvert végétal à prédominance herbacée apparaît sur les revêtements limoneux de faible épaisseur (< 0.25 m), alors que les revêtements plus épais ont une forte composante arbustive. La profondeur du revêtement de limon rend compte de 50 % de la variance dans l’analyse des facteurs principaux d’ordre un, relatifs à la composition floristique et au recouvrement. La minéralisation nette de l’azote (N) augmente avec un accroissement de l’épaisseur de limon, mais la nitrification nette diminue. La production des plantes herbacées a augmenté d’environ 20 % par suite d’un apport en eau, non pas d’un apport en azote, les réactions les plus fortes étant apparues là où le revêtement limoneux se situait dans les deux classes intermédiaires d’épaisseur. La production des arbustes a augmenté d’environ 30 % par suite d’un apport en azote, non pas d’un apport en eau, les réactions les plus fortes ayant été obtenues sur les revêtements limoneux les plus épais. L’épaisseur du matériel originel peut s’avérer tout aussi importante dans d’autres situations où le matériel à texture fine reste relativement mince. Il pourrait être opportun d’accorder une attention plus grande au rôle que peuvent jouer des différences dans l’épaisseur du matériel originel.

Keywords::

• arctic ecosystems
• productivity
• biomass
• nitrogen mineralization
• nitrification
• nutrient limitation
• water limitation
• Salix spp
• Betula nana
• Dryas octopetala

Mots-clés::

• écosystèmes arctiques
• productivité
• biomasse
• minéralisation de l’azote
• nitrification
• limites nutritives
• limites en eau
• Salix spp
• Betula nana
• Dryas octopetala