Growth and photosynthesis responses of two co-occurring marsh grasses to inundation and varied nutrients

For tidal marshes of the US Northeast, the late twentieth century decline of Spartina patens (Aiton) Muhl. has been attributed to increased flooding associated with accelerated sea level rise and nitrogen over-enrichment from cultural eutrophication. The objective of this study was to examine the impacts of inundation and nutrient availability on growth, photosynthesis, and interactions of S. patens and Distichlis spicata (L.) Greene, which co-occur and are common marsh species. Plants were grown in a factorial greenhouse experiment, where flow-through seawater was used to simulate semidiurnal tides. Field surveys were additionally conducted to relate plant distributions to environmental conditions. For S. patens grown in monoculture, nutrient additions did not enhance growth for the high inundation treatment. In addition, the combination of high nutrient availability and high inundation adversely affected S. patens tiller density, photosynthetic efficiency, and leaf C[O.sub.2] uptake. For D. spicata, nutrient additions enhanced growth for both inundation treatments with respect to aboveground biomass and tiller density. For species pairings, S. patens expanded relative to D. spicata under low inundation, low nutrient availability conditions, but declined relative to D. spicata under daily inundation in combination with nutrient amendments. These findings were additionally supported by field data, which indicated that D. spicata was more common than S. patens where nutrient availability was high. These results suggest that S. patens persistence is favored by low nutrient inputs and well-drained conditions, and supports the interpretation that this species is vulnerable to loss where high nutrient loads coincide with accelerated sea level rise. Key words: eutrophication, salinity, marsh loss, New England, sea level rise. Dans les marais littoraux du nord-est des Etats-Unis, le declin de Spartina patens (Aiton) Muhl. au cours de la fin du vingtieme siecle a ete attribue a des inondations accrues associees a l'acceleration de l'elevation du niveau de la mer et du sur-enrichissement en azote par l'eutrophisation due aux cultures. L'objectif de cette etude etait d'examiner les impacts de l'inondation et de la disponibilite des nutriments sur la croissance, la photosynthese et les interactions de S. patens et Distichlis spicata (L.) Greene, qui cohabitent et qui constituent des especes communes du marais littoral. Les plantes ont ete cultivees en serres dans un plan d'experiences factorielles, oU une circulation continue d'eau de mer a ete utilisee pour simuler les marees semi-diurnes. Des evaluations sur le terrain ont aussi ete conduites afin de relier la distribution des plantes aux conditions environnementales. Chez S. patens cultivee en monoculture, l'ajout de nutriments n'augmentait pas la croissance lors du traitement simulant une inondation forte. De plus, la combinaison d'une haute disponibilite en nutriments et une forte inondation affectait de facon negative la densite des talles de S. patens, son efficacite photosynthetique et la capture foliaire de C[O.sub.2]. Chez D. spicata, l'ajout de nutriments augmentait la croissance dans les deux conditions d'inondation relativement a la biomasse aerienne et la densite des talles. Lors du pairage des especes, S. patens s'etendait relativement a D. spicata en condition de faible inondation et de faible disponibilite en nutriments, mais elle declinait relativement a D. spicata sous des conditions d'inondation quotidienne combinee a des amendements nutritifs. Ces donnees ont ete de plus appuyees par les donnees sur le terrain, qui indiquaient que D. spicata etait plus courante que S. patens lorsque la disponibilite en nutriments etait elevee. Ces resultats suggerent que la persistance de S. patens est favorisee par de faibles apports en nutriments et un bon drainage, et appuient l'interpretation que cette espece est en danger de disparition lorsque une charge nutritive elevee coincide avec une acceleration de l'elevation du niveau de la mer. [Traduit par la Redaction] Mots-cles : eutrophisation, salinite, disparition des marais, Nouvelle-Angleterre, elevation du niveau de la mer.
Introduction Healthy tidal wetlands provide a wide variety of economic, cultural, ecological, and aesthetic benefits to coastal communities, including protection from coastal flooding, shoreline stabilization, water quality improvements for adjacent [...]