Non-native earthworm influences on ectomycorrhizal colonization and growth of white spruce

Abstract

Exotic earthworms are entering previously uninhabited soils of boreal forests, their invasion largely facilitated through human activities. As ecosystem engineers, earthworms are capable of causing dramatic changes in above- and belowground forest composition, but whether they have the same effects in all forests remains unclear. Forest compositional changes caused by earthworms may be mediated by interactions between earthworms and mycorrhizal fungi. Specifically, tree seedling growth may be altered by the presence of exotic earthworms and their subsequent impact on mycorrhizal fungi. In this study, we investigate the effects of exotic earthworms on ectomycorrhizal colonization and seedling growth of the conifer Picea glauca (white spruce) in gray luvisolic soils from the Boreal Plains. Anecic Lumbricus terrestris and epigeic Dendrobaena octaedra earthworms were added to mesocosms each containing a white spruce seedling in a greenhouse experiment. Impacts on the composition of ectomycorrhizal fungi in the mesocosms were determined using a combination of morphological and molecular techniques, and effects on seedling growth were assessed through above- and belowground measurements. The proportion of ectomycorrhizal root tips and ectomycorrhizal community composition did not vary as a function of earthworm species or density. Similarly, exotic earthworms had no significant effect on spruce seedling growth or survival.

Résumé

En forêt boréale, des vers de terre exotiques envahissent des sols précédemment inoccupés et leur invasion est facilitée en grande partie par les activités humaines. Les vers de terre sont des ingénieurs d'écosystèmes, ils peuvent causer des changements majeurs dans la composition de la forêt et du sol, mais il n'est pas clair s'ils ont les mêmes effets dans toutes les forêts. Les changements dans la composition forestière causés par les vers de terre peuvent se produire par l'intermédiaire d'interactions entre ceux-ci et des champignons mycorhiziens. Spécifiquement, la croissance des semis d'arbres peut être altérée par la présence de vers de terre exotiques ainsi que par leur impact sur les champignons mycorhiziens. Dans cette étude, nous examinons les effets de vers de terre exotiques sur la colonisation ectomycorhizienne et la croissance de semis du conifère Picea glauca (épinette blanche) dans des sols luvisoliques gris des plaines boréales. Dans une expérience en serre, des vers de terre anéciques Lumbricus terrestris et des vers épigés Dendrobaena octaedra ont été ajoutés à des mésocosmes contenant chacun un semis d'épinette blanche. Les impacts sur la composition des champignons ectomycorhiziens dans les mésocosmes ont été déterminés en utilisant une combinaison de techniques morphologiques et moléculaires. Les effets sur la croissance des semis ont été évalués par des mesures prises en surface et dans le sol. La proportion des apex racinaires ectomycorhizés et la composition de la communauté ectomycorhizienne ne variaient pas en fonction de l'espèce de vers de terre ou de leur densité. De même, les vers de terre exotiques n'avaient aucun effet significatif sur la croissance des semis d'épinette ou leur survie.

Keywords:

• boreal forest
• earthworms
• ectomycorrhizal fungi
• invasion
• white spruce

Mots-clés:

• champignons ectomycorhiziens
• épinette blanche
• forêt boréale
• invasion
• vers de terre