Response of plant community structure and primary productivity to experimental drought and flooding in an Alaskan fen

Northern peatlands represent a long-term net sink for atmospheric C[O.sub.2], but these ecosystems can shift from net carbon (C) sinks to sources based on changing climate and environmental conditions. In particular, changes in water availability associated with climate control peatland vegetation and carbon uptake processes. We examined the influence of changing hydrology on plant species abundance and ecosystem primary production in an Alaskan fen by manipulating the water table in field treatments to mimic either sustained flooding (raised water table) or drought (lowered water table) conditions for 6 years. We found that water table treatments altered plant species abundance by increasing sedge and grass cover in the raised water table treatment and reducing moss cover while increasing vascular green area in the lowered water table treatment. Gross primary productivity was lower in the lowered treatment than in the other plots, although there were no differences in total biomass or vascular net primary productivity among the treatments. Overall, our results indicate that vegetation abundance was more sensitive to variation in water table than total biomass and vascular biomass accrual. Finally, in our experimental peatland, drought had stronger consequences for change in vegetation abundance and ecosystem function than sustained flooding. Key words: primary productivity, peatland, hydrologic manipulation, drying, flooding. A long terme les tourbieres nordiques constituent un puits net pour le C[O.sub.2] atmospherique mais ces ecosystemes peuvent passer d'un puits a une source nette de carbone (C) a cause du changement climatique et des conditions environnementales. Plus particulierement, les modifications de la disponibilite en eau associees a l'effet du climat influencent la vegetation des tourbieres et les processus d'absorption de C. Nous avons etudie l'influence de la modification du regime hydrique sur l'abondance des especes vegetales et la production primaire de l'ecosysteme dans une tourbiere basse en Alaska. Le regime hydrique a ete modifie en manipulant la nappe phreatique avec des traitements sur le terrain visant a reproduire les conditions d'une inondation (elevation de la nappe phreatique) ou d'une secheresse (abaissement de la nappe phreatique) qui ont persiste pendant 6 ans. Nous avons observe que les modifications de la nappe phreatique ont influence l'abondance des especes vegetales : la couverture de carex et de graminees a augmente alors que la couverture de mousses a diminue ou la nappe phreatique avait ete elevee tandis que la superficie occupee par les plantes vasculaires a augmente ou la nappe phreatique avait ete abaissee. La production primaire brute etait plus faible ou la nappe phreatique avait ete abaissee que dans les autres parcelles mais il n'y avait pas de differences entre les traitements quant a la biomasse totale ou la productivite primaire nette des plantes vasculaires. Globalement, nos resultats indiquent que l'abondance de la vegetation est plus sensible a la variation de la nappe phreatique que la biomasse totale et l'accroissement de la biomasse des plantes vasculaires. Finalement, dans notre tourbiere experimentale la secheresse a davantage contribue a modifier l'abondance de la vegetation et la fonction de l'ecosysteme que l'inondation persistante. [Traduit par la Redaction] Mots-cles: productivite primaire, tourbiere, manipulation hydrologique, secheresse, inondation.
Introduction Carbon (C) sequestration in the biosphere plays a substantial role in offsetting increases of atmospheric C from anthropogenic sources (Esser et al. 2011). Despite a small global land area, [...]