Effect of aboveground litter on belowground plant interactions in a native Rough Fescue grassland

Chemical compounds from plants may exhibit stimulatory and/or inhibitory effects on surrounding organisms. However, research on belowground biochemical interactions among plants has focused more effort on elucidating negative effects. Moreover, the effect of shoot litter on belowground plant–plant interactions has remained relatively unexplored. In a field experiment with four target plant species (Artemisia frigida Willd., Solidago missouriensis Nutt.), Bouteloua gracilis (Willd. ex Kunth) Lag. ex Griffiths and Poa pratensis L.) interacting with intact grassland neighbours, we manipulated root competition using PVC tubes and shoot litter, and belowground chemical interaction by adding activated carbon (AC) to the soil. In A. frigida, shoot litter significantly interacted with root competition and root chemicals. Plants grown plus AC were larger than those minus AC when shoot litter was left intact suggesting inhibitory effects from neighbours and/or decomposing products. However, when shoot litter was removed, plants grown minus AC were larger suggesting stimulatory effects of root exudates. B. gracilis showed a similar trend but results were non-significant. Results demonstrate that the effects of neighbours can be inhibitory or facilitative depending on the presence or absence of shoot litter and mediation through AC.

ZusammenfassungDie chemischen Inhaltsstoffe von Pflanzen können stimulierende und/oder inhibitorische Auswirkungen auf die umgebenden Organismen haben. Die Forschung zu den biochemischen Interaktionen zwischen Pflanzen im Boden hat sich stärker darauf konzentriert, die negativen Auswirkungen zu beleuchten. Darüber hinaus blieb der Einfluss der oberirdischen Streu auf die Pflanze–Pflanze-Interaktion im Boden bisher relativ unerforscht. In einem Freilandexperiment mit vier Zielpflanzenarten (Artemisia frigida Willd., Solidago missouriensis Nutt.), Bouteloua gracilis (Willd. ex Kunth) lag.ex Griffiths und Poa pratensis L.), die mit ihren intakten Grünlandnachbarn interagierten, manipulierten wir die Wurzelkonkurrenz indem wir PVC-Röhren und Triebstreu benutzten, und die chemische Interaktion im Boden indem wir dem Boden Aktivkohle (AC) zusetzten. Bei A. frigida interagierte die Triebstreu signifikant mit der Wurzelkonkurrenz und den Wurzelchemikalien. Pflanzen, die mit AC wuchsen, waren größer als die ohne AC, wenn die Triebstreu intakt gelassen wurde. Dies lässt inhibitorische Effekte der Nachbarn und/oder der sich zersetzenden Produkte vermuten. Wenn jedoch die Triebstreu entfernt wurde, waren die Pflanzen ohne AC größer, so dass sich stimulatorische Effekte der Wurzelausscheidungen vermuten lassen. B. gracilis zeigte einen ähnlichen Trend, die Ergebnisse waren jedoch nicht signifikant. Die Ergebnisse zeigen, dass die Auswirkungen auf Nachbarn inhibitorisch oder fördernd sein können, abhängig von der An- oder Abwesenheit der Triebstreu und der Mediation durch AC.