학술논문

Vegetation drives greenhouse gas exchange, and carbon and nitrogen cycling in grassland ecosystems
Document Type
Dissertation/Thesis
Source
TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
Subject
Ecologia
Language
English
Abstract
Les pastures són l’hàbitat més extens del món, essent fonamentals per a la mitigació del canvi climàtic. Tot i així, les prediccions respecte a les emissions de gasos d’efecte hivernacle (GEH) i cicle del carboni (C) i del nitrogen (N), estan encara marcades per una gran incertesa, la qual recau en bona part en les interaccions entre el sòl i la vegetació. Aquesta tesi investiga com la vegetació influeix sobre el intercanvi de GEH i la dinàmica del C i el N, en termes de fenologia, estructura, composició i diversitat. Per a aquesta finalitat, es van seleccionar pastures al llarg d’un gradient climàtic (des de prats alpins del Pirineu fins a deveses al sud-oest de la Península Ibèrica). El intercanvi de GEH es va determinar mitjançant mesures continues (eddy covariance) i discretes (cambres de sòl). La dinàmica del C i el N, es va aproximar mitjançant el contingut de C i N, i el rati isotòpic de 13C i 15N. Els resultats mostraren que la vegetació va influir sobre el intercanvi de GEH i la dinàmica del C i N al llarg del gradient climàtic i de gestió. En ambients de muntanya la fenologia va condicionar les interacciones entre el intercanvi de CO2 i la vegetació, en funció del estrat altitudinal. A les deveses l’estructura composta per arbres i pastures, va condicionar les emissions de CO2 i N2O, essent important l’espècie d’arbre. El contingut de C i N, i la discriminació contra 13C i 15N va incrementar sota copa en comparació amb la pastura oberta. Aquesta estructura va determinar la composició de grups funcionals de plantes, els quals presentaren particularitats en l’adquisició i ús de C i N. Així mateix, la composició de la vegetació influí sobre el intercanvi de GEH. Les lleguminoses incrementaren l’assimilació neta de CO2 i las emissions de N2O; la composició d’espècies va influir sobre la respiració i el intercanvi de N2O. La interacció entre cereals i lleguminoses incrementà l’assimilació neta de CO2 en comparació amb monocultius de cereal, com a resultat d’una major assimilació bruta però no major respiració. En general, la inclusió de la vegetació va millorar la comprensió sobre els mecanismes que afecten al intercanvi de GEH i la dinàmica del C i el N.
Grasslands are the most widespread habitat in the world, and play a crucial role in climate change mitigation. However, predictions about greenhouse gas (GHG) fluxes, and carbon (C) and nitrogen (N) cycling, are still marked by great uncertainty, which in good part lies on soil – vegetation interactions. Accrdingly, this thesis investigates the role of vegetation, in terms of phenology, structure and diversity, as a driver of GHG exchange, C and N cycling in grasslands along a climatic gradient (mountain grasslands and dehesa ecosystems) and under diffrent management regimes. GHG recording was done combining continuous (eddy covariance) and discrete chamber based measurements. C and N cycling was assessed using C and N content, and 13C and 15N isotope ratios as a proxy. Our results showed that vegetation influenced GHG fluxes and C and N cycling along the climatic gradient and management regimes. In mountain environments, phenology determined interactions between CO2 exchange, vegetation and environmental variables, depending on the elevation belt. In dehesa ecosystems, the tree – open grassland structure drove CO2 and N2O fluxes, with some differences among tree species. Moreover, the different plant functional types, presented marked differences in their C and N acquisition and use strategies. Legumes enhanced net CO2 uptake and N2O emissions; as well as cereal – legume interactions enhanced net CO2 uptake compared to cereal monocultures. Overall, the inclusion of vegetation structure and diversity improved the understanding of mechanisms affecting GHG exchange, and C and N cycling.