1. Plant community structure and nitrogen inputs modulate the climate signal on leaf traits
- Author
-
Cyrille Violle, Henry Brisse, Sylvain Diquélou, Alexis Mikolajczak, Nicolas Viovy, Guilhem Debarros, Sandra Lavorel, Eric Garnier, Bernard Amiaud, Benjamin Borgy, Claudy Jolivet, Pierre Denelle, Patrice de Ruffray, Jens Kattge, Servane Lemauviel-Lavenant, Peter M. van Bodegom, Michael Bahn, Jenny C. Ordoñez, Jean Olivier, Philippe Choler, Jessy Loranger, François Munoz, Sophie Gachet, Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE), Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Centre de Synthèse et d’Analyse sur la Biodiversité (CESAB), Fondation pour la recherche sur la Biodiversité (FRB), Université de Grenoble, Laboratoire d'Ecologie Alpine (LECA ), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL), Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Université de Montpellier (UM), Botanique et Modélisation de l'Architecture des Plantes et des Végétations (UMR AMAP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud]), Max Planck Institute for Biogeochemistry (MPI-BGC), Max-Planck-Gesellschaft, German Centre for Integrative Biodiversity Research, Université de Sherbrooke (UdeS), Ecologie et Ecophysiologie Forestières [devient SILVA en 2018] (EEF), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Lorraine (UL), University of Innsbruck, VU University Amsterdam, Fédération des Conservatoires Botaniques Nationaux, Ecophysiologie Végétale, Agronomie et Nutritions (EVA), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), InfoSol (InfoSol), Conservatoire Botanique National Alpin, Institut de biologie moléculaire des plantes (IBMP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA), Université de Strasbourg (UNISTRA), Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), Modélisation des Surfaces et Interfaces Continentales (MOSAIC), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud]), Vrije universiteit = Free university of Amsterdam [Amsterdam] (VU), Systems Ecology, Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UM3)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-École pratique des hautes études (EPHE)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Laboratoire d'Ecologie Alpine (LECA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Université Grenoble Alpes (UGA), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud]), Sherbrooke University, Unité INFOSOL (ORLEANS INFOSOL), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École pratique des hautes études (EPHE)-Université de Montpellier (UM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UM3), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU), Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), École Pratique des Hautes Études (EPHE), Leopold Franzens Universität Innsbruck - University of Innsbruck, Vrije Universiteit Amsterdam [Amsterdam] (VU), Conservatoire Botanique National Alpin (CBNA), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
0106 biological sciences ,Biogeochemical cycle ,community functional structure ,Specific leaf area ,plant community ,permanent pastures ,Growing season ,Biology ,modèle ,010603 evolutionary biology ,01 natural sciences ,growing season length ,fertilisation ,permanent grasslands ,functional biogeography ,Nutrient ,trait foliaire ,[SDV.BV]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology ,environmental gradients ,Relative species abundance ,Ecology, Evolution, Behavior and Systematics ,2. Zero hunger ,numerical models ,écosystème terrestre ,Global and Planetary Change ,Ecology ,land management ,terrestrial ecosystems ,facteur climatique ,Plant community ,prairie permanente ,Vegetation ,biogeochemical cycle ,15. Life on land ,functional diversity ,communauté végétale ,Agronomy ,fertilization ,plant traits ,13. Climate action ,azote disponible ,Terrestrial ecosystem ,cycle biogéochimique ,010606 plant biology & botany - Abstract
Aim: Leaf traits strongly impact biogeochemical cycles in terrestrial ecosystems. Understanding leaf trait variation along environmental gradients is thus essential to improve the representation of vegetation in Earth system models. Our aims were to quantify relationships between leaf traits and climate in permanent grasslands at a biogeographical scale and to test whether these relationships were sensitive to (a) the level of nitrogen inputs and (b) the inclusion of information pertaining to plant community organization. Location: Permanent grasslands throughout France. Methods: We combined existing datasets on climate, soil, nitrogen inputs (fertilization and deposition), species composition and four traits, namely specific leaf area, leaf dry matter content and leaf nitrogen and phosphorus concentrations, for 15,865 French permanent grasslands. Trait–climate relationships were tested using the following four climatic variables available across 1,833 pixels (5 km × 5 km): mean annual temperature (MAT) and precipitation (MAP), and two indices accounting for the length of the growing season. We compared these relationships at the pixel level using either using community-level or species’ trait means. Results: Our findings were as follows: (a) leaf traits related to plant nutrient economy shift consistently along a gradient of growing season length accounting for temperature and soil water limitations of plant growth (GSLtw); (b) weighting leaf traits by species abundance in local communities is pivotal to capture leaf trait–environment relationships correctly at a biogeographical scale; and (c) the relationships between traits and GSLtw weaken for grasslands with a high nitrogen input. Main conclusions: The effects of climate on plant communities are better described using composite descriptors than coarse variables such as MAT or MAP, but appear weaker for high-nitrogen grasslands. Using information at the community level tends to strengthen trait–climate relationships. The interplay of land management, community assembly and bioclimate appears crucial to the prediction of leaf trait variations and their effects on biogeochemical cycles.
- Published
- 2017
- Full Text
- View/download PDF