Density and age of invasive Robinia pseudoacacia modulate its impact on floodplain forests

The invasion of black locust (Robinia pseudoacacia L.) into nutrient-poor and dry habitats strongly alters resident species composition, species diversity and nutrient availability. However, less is known if its occurrence in more nutrient-rich habitats and dense forests causes similar effects, and if so, how the gradient of stand density and tree age affect soil properties and vegetation composition.We chose riparian forests of the Donau-Auen National Park in Eastern Austria and selected 28 plots which differed in R. pseudoacacia stand density and tree age. Vegetation composition, physical and chemical soil parameters were analyzed. Data analysis was performed using descriptive and bivariate statistics.We found that the content of soil nitrogen, NO3 and carbon increased with black locust density and stand age, respectively, while total C/N ratio appeared to be less affected. While plant diversity (Simpson index) did not show a significant variation neither among Robinia age classes nor along density gradients, some nitrophilous species gained abundance with increased density and some other species with increased age of R. pseudoacacia stands. Only one species (Anemone ranunculoides) became less abundant with Robinia stem density. We argue that these changes in species abundance are primarily due to altered mineral nitrogen availability, but increased radiation intensity under the open canopy of R. pseudoacacia and allelopathic qualities of the tree might also play a role. However, we found evidence that these effects imply certain thresholds and are not linearly scaled.

ZusammenfassungDas Eindringen der Robinie (Robinia pseudoacacia L.) in nährstoffarme und trockene Lebensräume Europas verändert die lokale Artzusammensetzung, Pflanzendiversität und Nährstoffverfügbarkeit. Darüber, ob diese Effekte auch in nährstoffreicheren Lebensräumen und dichten Wäldern auftreten, und wenn ja, ob dabei der Gradient der Baumdichte bzw. des Bestandsalters der Robinien für die Bodeneigenschaften und die Vegetationszusammensetzung eine Rolle spielen, ist jedoch noch weniger bekannt.Als Untersuchungsgebiet wurden Auwälder im Nationalpark Donau-Auen in Ostösterreich herangezogen, wobei 28 Flächen mit unterschiedlichem Robinienbewuchs (Alter und Dichte der Bestände) ausgewählt wurden. Auf jeder Fläche wurde die Vegetationszusammensetzung, sowie physikalische und chemische Bodenparameter analysiert. Die Datenauswertung erfolgte anschließend mithilfe deskriptiver und bivariater Statistik.Die Ergebnisse zeigten, dass die Gehalte von Gesamtstickstoff, NO3 und Kohlenstoff im Boden signifikant mit der Dichte bzw. dem Alter der Robinienbestände anstiegen, während sich das C/N-Verhältnis kaum veränderte. Obwohl auf den Untersuchungsflächen kein signifikanter Zusammenhang zwischen Pflanzendiversität (Simpson index) und dem Auftreten von Robinien nachgewiesen werden konnte, stieg die Abundanz einiger stickstoffliebender Arten mit steigender Robiniendichte an, während andere Arten mit dem Alter der Bäume zunahmen. Lediglich eine Art (Anemone ranunculoides) nahm mit steigender Robiniendichte ab. Die Autoren legen dar, dass diese Veränderungen der Artabundanzen in erster Linie der erhöhten Verfügbarkeit von mineralischem Stickstoff zuzuschreiben sind. Jedoch könnten auch die erhöhte Lichteinstrahlung unter dem offenen Kronendach der Robinie oder allelopathische Eigenschaften des Baums eine Rolle spielen. In jedem Fall scheinen die Effekte gewisse Schwellenwerte zu umfassen und nicht linear skaliert zu sein.