Los bosques son ecosistemas dinámicos donde la disponibilidad de luz determina qué y cómo crecen las especies en el sotobosque. La intensidad de la luz se puede manipular fácilmente en invernaderos o cámaras de crecimiento de plantas, pero el papel de los microbios del suelo en el establecimiento de plántulas y la competencia con otras plantas se comprende mucho menos.
Dra. Nianxun Xi de la Universidad Sun Yat-sen (China) y colegas de China y Francia investigaron el efecto y las interacciones entre las condiciones abióticas (p. ej., disponibilidad de luz) y bióticas (p. ej., competencia, composición de microbios del suelo) en dos especies de Bauhinia crecimiento de plántulas de especies arbóreas. Los científicos encontraron que la alta disponibilidad de luz aumenta la influencia de los microbios del suelo conespecíficos en las interacciones planta-planta Esto ayuda a comprender fundamentalmente cómo las plántulas de árboles podrían establecerse en claros forestales. La competencia intraespecífica y la ausencia de competencia se correlacionaron positivamente con la proporción de bacterias grampositivas:gramnegativas en condiciones de poca luz, pero la proporción se correlacionó negativamente en condiciones de alta luz.
Cientos de especies de árboles, arbustos, hierbas y lianas pertenecen al género Bauhinia. Las dos especies de árboles, B. braquicarpa y B. variegata, son buenas especies modelo para comparar el crecimiento de plántulas de crecimiento rápido, intolerantes a la sombra, con el crecimiento de plántulas de crecimiento más lento y tolerantes a la sombra.
Xi y sus colegas recolectaron semillas y la tierra vegetal alrededor Bauhinia braquicarpa y B. variegata árboles en un bosque en el Valle de Yuanjiang en 2016. Los investigadores germinaron las semillas en los invernaderos de la Jardín Botánico Tropical Xishuangbanna. El proyecto de investigación consistió en un “condicionamiento” y una “fase de respuesta”. En la “fase de acondicionamiento”, 14 plántulas crecieron en macetas individuales durante 9 meses, lo que permitió que se acumularan los microbios del suelo específicos para las dos especies de árboles.
La “fase de respuesta” de los experimentos consistió en un diseño de bloques multifactorial de 144 macetas durante 12 semanas. Las plántulas crecieron en condiciones de luz baja y alta, en esterilización o “doil vivo” de la misma especie o de otra. Algunas plántulas no experimentaron competencia (p. ej., plantas individuales crecieron en macetas individuales), o competencia entre especies e intraespecies (plántulas de árboles egone crecieron junto con otras plántulas en una maceta individual). Los científicos cosecharon todas las plantas en agosto de 2017 y, basándose en las mediciones de la biomasa vegetal, se calculó el índice de retroalimentación planta-suelo (PSF), la intensidad de la competencia (p. ej., competencia independientemente del entorno) y la importancia de la competencia (p. ej., el impacto de la competencia en relación con los factores ambientales). especies en diferentes condiciones. El análisis de ácidos grasos de fosfolípidos estimó la biomasa bacteriana fúngica, Gram-positiva y Gram-negativa en el suelo de cada maceta.
"Aquí mostramos que la disponibilidad de luz media el equilibrio entre las retroalimentaciones del suelo conespecíficas y las interacciones planta-planta sobre la biomasa de las plántulas durante el establecimiento de las plántulas de los árboles, y demostramos la importancia tanto de la estructura de la comunidad del suelo como de la identidad de las plantas vecinas para los resultados de la PSF", dijeron Xi y sus colegas.
El crecimiento de las plántulas, la biomasa de los grupos microbianos y la retroalimentación planta-suelo (PSF) difirieron principalmente debido a la disponibilidad de luz. La presencia de competidores solo condujo a diferentes valores de PSF bajo alta disponibilidad de luz, lo que sugiere que la competencia es menos importante en entornos de baja productividad (por ejemplo, poca luz). La competencia intraespecífica y la "ausencia de competencia" se correlacionaron positivamente con la proporción de bacterias Gram-positivas: Gram-negativas en condiciones de poca luz, pero la proporción se correlacionó negativamente en condiciones de mucha luz. La importancia de la competencia fue más fuerte en B. variegata bajo competencia intraespecífica mientras que bajo competencia interespecífica, la intensidad de la competencia fue más fuerte en B. braquicarpa. La presencia de microbios del suelo conespecíficos (p. ej., suelo originado de la misma especie de árbol de la "fase de acondicionamiento") disminuyó la intensidad de la competencia de las plantas con poca luz pero aumentó la intensidad de la competencia de las plantas con mucha luz.
“Proporcionamos evidencia de que la competencia interespecífica puede alterar la dirección de las retroalimentaciones planta-suelo bajo mucha luz, con implicaciones potenciales para el establecimiento de plántulas en claros del bosque y ambientes perturbados”, dijeron Xi y sus colegas.
En una publicación adjunta en el Environmental and Experimental Botany revista, los investigadores investigaron la morfología de la planta y los niveles de nutrientes de los mismos experimentos. Descubrieron que el contenido de nitrógeno:fósforo de la hoja disminuyó en condiciones de mucha luz en el "suelo vivo" y que el contenido de fósforo de la raíz y la parte inferior de la hoja dependía en gran medida de los microbios del suelo. Xi y sus colegas han comenzado a desentrañar los procesos dinámicos del crecimiento de las plántulas de árboles tropicales y el impacto en el ciclo de nutrientes dentro de los bosques. Comprender estos patrones ayuda a los científicos y silvicultores a comprender mejor cómo los claros y las perturbaciones en los bosques pueden afectar a las comunidades forestales.
