Nitrogen fertilization and water supply affect germination and plant establishment of the soil seed bank present in a semi-arid Mediterranean scrubland

Abstract

Los aportes antropogénicos de nitrógeno (N) en los ecosistemas terrestres son mayores que los que ocurren naturalmente y se han relacionado con la pérdida de biodiversidad global y la alteración del funcionamiento de los ecosistemas. Sin embargo, sus efectos en los ecosistemas de tipo mediterráneo, donde la producción está limitada por el agua y regulada por el N, siguen sin estar claros. Realizamos un experimento en invernadero donde evaluamos los efectos de cuatro escenarios simulados de contaminación por N (0, 10, 20 y 50 kg N ha-1 año-1) y dos regímenes diferenciales de suministro de agua sobre la germinación (experimento 1) y Establecimiento temprano de plantas (experimento 2) de un banco de semillas de un ecosistema mediterráneo semiárido del centro de España. La densidad del banco de semillas se estimó como 62.374 ± 3.279 semillas m−2. Aproximadamente el 99,5% de las semillas emergidas correspondieron a sólo 14 especies de un total de 52, la mayoría de las cuales eran la herbácea anual Sagina apetala. Las respuestas a los tratamientos con N fueron específicas de cada especie, principalmente positivas o unimodales, y los tratamientos de riego tuvieron algunos efectos interactivos. El suministro de N y agua también afectó la productividad total y específica; las respuestas encontradas para los tratamientos con N tuvieron principalmente forma de jorobada y un mayor suministro de agua tuvo efectos aditivos en el establecimiento de la comunidad en términos de biomasa vegetal total. Esta respuesta se vinculó con la capacidad de respuesta a las drogas. Contrariamente a las predicciones, la biomasa de pastos no cambió con el suministro de N; sin embargo, la proporción pasto-hierba se vio afectada debido a cambios en esta última. En general, estos experimentos sugieren una carga crítica para la producción de biomasa vegetal y concluyen que la disponibilidad y el suministro de N y agua pueden modificar la germinación y el establecimiento de las plantas. Esto debe tenerse en cuenta al analizar los efectos del cambio global en la dinámica de las comunidades de plantas donde las plantas anuales son dominantes o la vegetación debe establecerse a partir de semillas siguiendo un régimen de perturbación natural o antropogénico.