Root growth response to water and nutrients in the New Jersey Pinelands

Resource limitation theory regarding water versus nutrient limitation predicts on the one hand that, because of uptake trade-offs, increases in water will increase limitation by nutrients; on the other hand, because of supply interactions, increases in water will lead to correlated increases in nutrient availability. Using root ingrowth into resource-enriched soil cores as an assay of resource limitation, we report the effect of variable water supply on two experiments in the New Jersey Pinelands. In the first experiment in an upland oak–pine habitat, root ingrowth was highest in nitrogen-enriched cores in a wet year and highest in water-enriched cores in a dry year. In the second experiment in four vegetation types that differ in water table depth, roots grew more into nitrogen-enriched cores in all habitats, but nitrogen cores did not stimulate more ingrowth in wet (pitch pine lowland, hardwood swamp) versus dry habitats (pine–oak upland, oak–pine upland). Experiment 1 is consistent with the expectation that increasing water will increase relative limitation by mineral nutrients, but experiment 2 is not. Experiment 2 is consistent with an alternate hypothesis that long-term plant–soil feedback will result in higher nutrient acquisition in sites of higher water availability. Résumé : Dans le cas de la limitation de l’eau et des nutriments, la théorie de la limitation des ressources prédit d’une part, qu’à cause des compromis lors de l’assimilation, une augmentation de la disponibilité en eau accentuera la limitation due aux nutriments et d’autre part, qu’à cause des interactions entre les apports de nutriments, une augmentation de la disponibilité en eau entraı̂nera une augmentation correspondante de la disponibilité des nutriments. À l’aide de sacs témoins de vitalité racinaire contenant du sol enrichi utilisés comme test de limitation des ressources, nous rapportons l’effet de différents apports en eau dans deux expériences réalisées dans les pinèdes du New Jersey. Dans la première expérience réalisée dans un habitat sec de pin et de chêne, la croissance des racines était plus importante dans les sachets enrichis en azote durant une année humide et plus importante dans les sachets enrichis en eau durant une année sèche. Dans la deuxième expérience réalisée dans quatre types de végétation qui se distinguent par la profondeur de la nappe phréatique, les racines ont crû davantage dans les sacs enrichis en azote dans tous les habitats mais les sacs enrichis en azote n’ont pas stimulé plus la croissance dans les habitats humides (pin rigide sur basses terres, feuillus en zone humide) que dans les habitats secs (pinède à chêne en milieu sec, chênaie à pin en milieu sec). Les résultats de la première expérience sont conformes aux attentes selon lesquelles une augmentation de l’apport en eau va augmenter la limitation relative due aux éléments minéraux tandis que ceux de la deuxième expérience ne le sont pas. La deuxième expérience est conforme à une autre hypothèse selon laquelle l’interaction à long terme entre la végétation et le sol entraı̂nera une plus grande assimilation de nutriments dans les stations où la disponibilité en eau est plus grande. [Traduit par la Rédaction]