Plant species decline due to abandonment of meadows cannot easily be reversed by mowing. A case study from the southern Alps

Abstract. We resumed mowing in two plots of ca. 100 m2 in an abandoned meadow dominated by Brachypodium pinnatum on the slope of Monte Generoso (Switzerland). We monitored species composition and hay yield using point quadrats and biomass samples. Species frequencies changed little during 10 yr (1988–1997) while hay yields showed large fluctuations according to mean relative humidity in April-June. We performed a seed-addition experiment to test whether the establishment of meadow species is limited by lack of diaspores or favourable microsites for germination and recruitment from the seed bank. We sowed ca. 12 000 seeds of 12 species originating from a nearby meadow individually in plots of a 4 × 6 unbalanced Latin square with four treatments, burning, mowing, mowing and removal of a layer of decayed organic matter, and a control. We monitored the fate of seedling individuals for 24 months. Seedlings of all species were established and survived for 12 months, 10 species survived during at least 24 months, some reached a reproductive stage. Species responded to different qualities of microsites provided by the different treatments thus required different regeneration niches. Spontaneous long-distance immigration was insignificant. We conclude that the former species composition of abandoned meadows cannot easily be restored by mowing alone because many plant species of meadows do not have persistent seed banks and immigration over distances of more than 25 m and successful establishment is very unlikely.

Improving Prairie Restorations

Deciding when and how to plant prairie to simultaneously establish native prairie seedlings and prevent weed (non-prairie species) invasion can be challenging. Planting cover crops is an increasingly common management practice for prairie plantings. The idea is based on the assumption that the cover plant will act as a nurse plant to prairie seedlings and will have a positive effect on seedling recruitment by increasing weed suppression. This is predicted to lead to reduced weed biomass and increased prairie establishment in restoration plantings.

(Table 2) Survivorship of transplanted seedlings of Picea glauca inside and outside three tree islands in 1994, 1995, 2009 and after 15 years

The northern boundary of boreal forest and the ranges of tree species are expected to shift northward in response to climate warming, which will result in a decrease in the albedo of areas currently covered by tundra vegetation, an increase in terrestrial carbon sequestration, and an alteration of biodiversity in the current Low Arctic. Central to the prediction of forest expansion is an increase in the reproductive capacity and establishment of individual trees. We assessed cone production, seed viability, and transplanted seedling success of Picea glauca (Moench.) Voss. (white spruce) in the early 1990s and again in the late 2000s at four forest stand sites and eight tree island sites (clonal populations beyond present treeline) in the Mackenzie Delta region of the Northwest Territories, Canada. Over the past 20 years, average temperatures in this region have increased by 0.9 °C. This area has the northernmost forest-tundra ecotone in North America and is one of the few circumpolar regions where the northern limit of conifer trees reaches the Arctic Ocean. We found that cone production and seed viability did not change between the two periods of examination and that both variables decreased northward across the forest-tundra ecotone. Nevertheless, white spruce individuals at the northern limit of the forest-tundra ecotone produced viable seeds. Furthermore, transplanted seedlings were able to survive in the northernmost sites for 15 years, but there were no signs of natural regeneration. These results indicate that if climatic conditions continue to ameliorate, reproductive output will likely increase, but seedling establishment and forest expansion within the forest-tundra of this region is unlikely to occur without the availability of suitable recruitment sites. Processes that affect the availability of recruitment sites are likely to be important elsewhere in the circumpolar ecotone, and should be incorporated into models and predictions of climate change and its effects on the northern forest-tundra ecotone.

Caracterización del crecimiento de plantines de Brassica rapa var. pekinensis en contenedores.

Brassica rapa var. pekinensis, hakusay, es una hortaliza cuya producción puede iniciarse a partir de transplantes o siembra directa. El objetivo de este trabajo fue caracterizar el crecimiento de plantines de esta hortaliza en contenedores, previo al transplante, a través de variables morfogenéticas y de crecimiento. La biomasa total (PST), el peso seco aéreo (PSA) y el peso seco de raíces (PSR) mostraron una tendencia creciente, particular en cada caso. El área foliar (AF) se incrementó hasta estabilizarse días antes del transplante, momento en el cual se observó el efecto limitante del contenedor. Las variables morfogenéticas: razón de área foliar (RAF) y área foliar específica (AFE) descendieron hasta alcanzar valores casi constantes la semana previa al transplante. Las variables de crecimiento: índice de crecimiento relativo de la planta (ICRP) e índice de crecimiento relativo foliar (ICRF) descendieron, el primero con valores superiores hasta el día 31, hecho que se refleja a través de Gamma (Gf); la tasa absoluta de crecimiento (TAC) se incrementó hasta el día 31 del período y después cayó abruptamente; la tasa de asimilación neta (TAN) creció hasta el día 31 posterior a la siembra para luego caer al final del período. El productor podría decidir el momento del transplante como aquel definido por la detención de la expansión foliar.

Relación de la calidad fisiológica de semillas de maíz con pH y conductividad eléctrica.

En semillas de diferentes cultivares de maíz provenientes de 12 lotes adquiridos en distintos años se estudió la relación entre la conductividad eléctrica y el pH del agua de remojo y la germinación y crecimiento de plántulas en invernadero, utilizando semillas sin tratar y semillas sometidas a la cámara de envejecimiento acelerado (72 h a 45 ± 1°C y 100% de humedad relativa). Se empleó un diseño de bloques completos al azar con cuatro repeticiones, se realizó el análisis de varianza y las diferencias entre cultivares se detectaron mediante la prueba de la mínima diferencia significativa. Los lotes mostraron a los 16 días de evaluación altos porcentajes de germinación en semillas no tratadas y se evidenció el efecto desfavorable sobre la germinación previo envejecimiento de las semillas. La altura de la planta, el peso seco del vástago y de las raíces mostraron diferencias significativas entre los lotes estudiados. La conductividad eléctrica se relacionó con los porcentajes de germinación de semillas sometidas a envejecimiento. Los lotes de semillas con altos valores de altura de planta y peso seco de vástago y de raíces presentaron bajos valores de conductividad eléctrica, por lo tanto, esta prueba podría ser indicativa del comportamiento de semillas de maíz en condiciones de invernadero. La prueba de pH no arrojó relación directa con la emergencia y el vigor de las semillas.

Germinación y crecimiento inicial de Habranthus gracilifolius y Rhodophiala bifida, amarilidáceas nativas con potencial ornamental

La azucena del campo (Az-del campo) (Habranthus gracilifolius) y la azucenita colorada (Az-colorada) (Rhodophiala bifida) son bulbosas nativas de Argentina de valor ornamental potencial, de las que se tiene escasa información sobre la germinación y el crecimiento. Para establecer la aptitud germinativa, el régimen de incubación más adecuado, y el crecimiento de las hojas y los bulbos, se realizó un ensayo de germinación y las plántulas se cultivaron en macetas durante un año. Se emplearon cuatro regímenes de incubación: temperatura constante de 20°C y alternadas de 20°/30°C y de 10°/20°C, todos con 8 horas de luz, y de 10°/20°C en oscuridad. Las semillas resultaron fotoblásticas neutras. A temperaturas de 20°C o de 10°/20°C, en ambas especies, la energía y el poder germinativo superaron el 75 y 92%, respectivamente, pero temperaturas de 20°/30°C demoraron la germinación. De otoño a fin de primavera las plantas presentaron hasta 4 hojas en Az-del campo y 2,5 hojas/ planta en Az-colorada, pero en verano no exhibieron hojas. Los bulbos presentaron crecimiento lineal, siendo mayores las tasas en Az-del campo (ancho = 0,022 y longitud = 0,049 mm.día-1) que en Az-colorada (ancho = 0,011 y longitud = 0,014 mm.día-1). La multiplicación por semillas es efectiva, pero en ambas especies se necesita más de un año para alcanzar el estadio reproductivo.

Fertilización nitrogenada en plantines de pimiento (Capsicum annuum L.) cultivados en sustratos con diferentes proporciones de materiales compostados : efecto sobre los parámetros de calidad del plantín

La etapa inicial en el crecimiento de los plantines constituye el momento más crítico en su producción. Los materiales compostados pueden resultar beneficiosos por el aporte de nutrientes y la mejora en la condición física del medio de crecimiento. Para evaluar el efecto de sustratos preparados con y sin materiales compostados [Testigo (60% turba de Sphagnum+40% perlita); Mezcla I (45% turba de Sphagnum+30% perlita+25% material compostado); Mezcla II (30% turba de Sphagnum+20% perlita+50% material compostado) y un sustrato Comercial (turba de Sphagnum+40% compost+perlita+vermiculita], sobre la nutrición inicial de plantines de pimiento (Capsicum annuum L.), se realizó un ensayo fertilizando con 0, 150 y 300 mg N L-1. Se determinaron altura, diámetro del tallo y pesos frescos y secos de hoja, tallo y raíz. Se calculó relación vástago/raíz y hoja/tallo en fresco y seco, y porcentual de materia seca. El diseño experimental fue completamente aleatorizado con cuatro repeticiones. Los materiales compostados mejoraron la calidad de los plantines, los cuales no fueron afectados cuando se aplicó N a los sustratos con compost, y sólo se observaron leves mejoras en el crecimiento de los plantines al fertilizar los sustratos carentes de compost, debido a su escasa retención hídrica y elevada lixiviación de N.

Descripción de la cipsela y de la plántula de Grindelia ventanensis (Asteraceae), especie endémica con potencial ornamental

En este trabajo se describen la cipsela y, por primera vez, la plántula de Grindelia ventanensis, un subarbusto con potencial ornamental endémico de las Sierras Australes de la provincia de Buenos Aires. También se presenta la cronología de floración y producción de semillas y se evalúa la relación entre el tamaño de las cipselas y el desarrollo de las plantas jóvenes respecto de la procedencia, cultivada o silvestre, de los propágulos. Las poblaciones cultivadas florecieron y produjeron semillas antes que las silvestres. Las cipselas de poblaciones cultivadas resultaron más pequeñas y las plántulas originadas a partir de ellas mostraron una mayor mortalidad. Las plántulas originadas de cipselas de poblaciones silvestres desplegaron su primera hoja verdadera entre los 7 y 21 días y presentaron una supervivencia a los 35 días de más del 70%. El menor tamaño de las cipselas de plantas cultivadas podría estar relacionado con las condiciones de cultivo o con un efecto fundador. La mayor supervivencia de las plantas germinadas de cipselas mayores resulta un dato de importancia al momento de seleccionar un stock de cultivo.

Detección de Ralstonia solanacearum en Solanum tuberosum L. en el Estado de Sonora, México

Ralstonia solanacearum (Rs) produce la enfermedad cuarentenaria denominada marchitez bacteriana en papa. México es un país importador de semilla de Estados Unidos de América y Canadá, aspecto significante para provocar una eventual introducción de esta enfermedad en áreas con amplias extensiones de papa. Sonora es una región importante en relación con la producción de este cultivo. Por lo anteriormente expuesto, se realizó la presente investigación, teniendo como objetivos: a) la producción de antisuero para la bacteria Rs; b) diagnosticar Rs en tubérculos de importación que se utilizan para siembra, y en tubérculos de procedencia mexicana para consumo humano, que son utilizados como semilla; c) la detección de la bacteria durante el desarrollo vegetativo de lotes de papa en Sonora, México. Se analizó tubérculo semilla de importación, de consumo humano, plantas de papa, hojas y tubérculos de producción; los métodos de detección utilizados fueron medios de cultivos específicos, ELISA, antisuero producido y pruebas de patogenicidad. Los resultados mostraron positiva la presencia de Rs en tubérculos de consumo; en tubérculos de importación y en etapas vegetativas fue negativa. Cada prueba de detección por separado no debe ser utilizada como método único; la presencia de Rs representa un riesgo de eventual manifestación de la enfermedad, por lo que es necesario que las áreas productoras realicen actividades de control preventivo fitosanitario.

Emergencia y crecimiento de plántulas de variedades de albahaca (Ocimum basilicum L.) en condiciones salinas

La albahaca presenta variabilidad en la tolerancia al estrés salino y se considera una planta sensible a la salinidad al inicio del crecimiento. El objetivo del estudio fue determinar el efecto del NaCl en la emergencia y crecimiento de albahaca. Se utilizaron veinte variedades sometidas a 0; 50 y 100 mM de NaCl, en un diseño completamente al azar con cuatro repeticiones. Las variables medidas fueron porcentaje y tasa de emergencia, longitud de radícula, altura de plántula, biomasa fresca y seca de radícula y de parte aérea. Los resultados mostraron que la variedad con mayor porcentaje de emergencia fue Thai, mientras que Sweet Genovese y Napoletano exhibieron los menores porcentajes. La variedad Thai mostró la mayor tasa de emergencia y Sweet Genovese la menor. Sweet Dani, Thai, Italian Large Leaf y Red Rubin presentaron mayor longitud de radícula, mientras que Sweet Dani, Italian Large Leaf, Dolly y Emily mostraron mayor biomasa fresca y seca de radícula. Sweet Dani, Licorice, Genovese y Napoletano exhibieron mayor altura de plántula, mientras que Sweet Genovese, Thai y Dolly presentaron mayor biomasa fresca y seca de parte aérea. Se discute la respuesta diferencial de las variedades al NaCl en la emergencia de plántulas.

Humatos de vermicompost como mitigador de la salinidad en albahaca (Ocimum basilicum L.)

Los bioestimulantes del crecimiento son sustancias que actúan como activadores fisiológicos, absorción de nutrientes y mitigan el estrés salino. El objetivo fue evaluar humatos de vermicompost como atenuantes del efecto de la salinidad en la emergencia y crecimiento de albahaca (Ocimum basilicum L.). El diseño experimental fue completamente al azar con arreglo factorial, cuyos factores fueron variedades de albahaca (Napoletano y Sweet Genovese), concentraciones de NaCl (0, 50 y 100 mM) y humatos de vermicompost (0 y 1/60 v/v) con seis repeticiones. Se realizaron análisis de varianza y comparaciones independientes de medias (p ≤ 0,05). El experimento se realizó en 2013 en La Paz, México. Se midió el porcentaje y tasa de emergencia, longitud de radícula, altura de plántula, biomasa fresca y seca de radícula y de parte aérea. Se encontraron diferencias significativas para todas las variables (p ≤ 0 ,05), mostrando respuesta diferencial entre variedades para tasa, porcentaje de emergencia y variables morfométricas, destacando la variedad Napoletano con aplicación del bioestimulante como el tratamiento con mejores resultados. El uso de humatos estimuló todas las variables en condiciones de salinidad, permitiendo que la variedad tolerante mejore su emergencia y crecimiento y la variedad sensible incremente su tolerancia al estrés salino.

Soil compaction and vegetation cover in a Scots pine stand at the Mediterranean rangelands

Right development of ROOT SYSTEMS is essential to ensure seedling survival in the initial stages of natural regeneration processes. Soil compaction determines this development both because of its influence on soil Tª & moisture dynamics and for its direct effect on soil mechanical impedance to root growth. All this effects can be assessed as a whole through soil penetration resistance (Soil Strength) measurements. SOIL STRENGTH has been usually evaluated in forest research in connection with severe disturbances derived from heavy machinery works during forest operations. Nevertheless, undisturbed soils are also expected to show different levels of compaction for root development. Organic matter modifies soil structure and so on porosity, compaction and resultant soil resistance to penetration. Its concentration in surface layers is rather related to vegetation cover composition and density. So within forest stands, a relationship is expected to be found between VEGETATION COVER density and compaction measured as resistance to penetration (soil strength)

The relevance of seed size in modulating leaf physiology and early plant performance in two tree species

he size of seeds and the microsite of seed dispersal may affect the early establishment of seedlings through different physiological processes. Here, we examined the effects of seed size and light availability on seedling growth and survival, and whether such effects were mediated by water use efficiency. Acorns of Quercus petraea and the more drought-tolerant Quercus pyrenaica were sowed within and around a tree canopy gap in a sub-Mediterranean forest stand. We monitored seedling emergence and measured predawn leaf water potential (Ψpd), leaf nitrogen per unit area (Na), leaf mass per area, leaf carbon isotope composition (δ13C) and plant growth at the end of the first summer. Survival was measured on the next year. Path analysis revealed a consistent pattern in both species of higher δ13C as Ψpd decreased and higher δ13C as seedlings emerged later in the season, indicating an increase in 13C as the growing season is shorter and drier. There was a direct positive effect of seed size on δ13C in Q. petraea that was absent in Q. pyrenaica. Leaf δ13C had no effect on growth but the probability of surviving until the second year was higher for those seedlings of Q. pyrenaica that had lower δ13C on the first year. In conclusion, leaf δ13C is affected by seed size, seedling emergence time and the availability of light and water, however, leaf δ13C is irrelevant for first year growth, which is directly dependent on the amount of seed reserves.

On the spatial distribution of woody plant species in a tropical montane cloud forest

Abstract The cloud forest is a special type of forest ecosystem that depends on suitable conditions of humidity and temperature to exist; hence, it is a very fragile ecosystem. The cloud forest is also one of the richest ecosystems in terms of species diversity and rate of endemism. However, today, it is one of the most threatened ecosystems in the world. Little is known about tree species distribution and coexistence among cloud forest trees. Trees are essential to understanding ecosystem functioning and maintenance because they support the ecosystem in important ways. For this dissertation, an analysis of woody plant species distribution at a small scale in a north-Peruvian Andean cloud forest was performed, and some of the factors implicated in the observed patterns were identified. Towards that end, different natural factors acting on species distribution within the forest were investigated: (i) intra-specific arrangements, (ii) heterospecific spatial relationships and (iii) relationships with external environmental factors. These analyses were conducted first on standing woody plants and then on seedlings. The woody plants were found to be clumped in the forest, either considering all the species together or each species separately. However, each species presented a specific pattern and specific spatial relationship among different-age individuals. Dispersal mode, growth form and shade tolerance played roles in the final distribution of the species. Furthermore, spatial associations among species, either positive or negative, were observed. These associations were more numerous when considering individuals of the interacting species at different developmental stages, i.e., younger individuals from one species and older individuals from another. Accordingly, competition and facilitation are asymmetric processes and vary throughout the life of an individual. Moreover, some species appear to prefer certain habitat conditions and avoid other habitats. The habitat definition that best explains species distribution is that which includes both environmental and stand characteristics; thus, a combination of these factors is necessary to understanding species' niche preferences. Seedling distribution was also associated with habitat conditions, but these conditions explained less than the 30% of the spatial variation. The position of conspecific adult individuals also affected seedling distribution; although the seedlings of many tree species avoid the vicinity of conspecifics, a few species appeared to prefer the formation of cohorts around their parent trees. The importance of habitat conditions and distance dependence with conspecifics varied among regions within the forest as well as on the developmental stage of the stand. The results from this thesis suggest that different species can coexist within a given space, forming a “puzzle” of species as a result of the intra- and interspecific spatial relationships along with niche preferences and adaptations that operate at different scales. These factors not only affect each species in a different way, but specific preferences also vary throughout species' lifespans. Resumen Resumen El bosque de niebla es uno de los ecosistemas más amenazados del mundo además de ser uno de los más frágiles. Son formaciones azonales que dependen de la existencia de unas condiciones de humedad y temperatura que permitan la formación de nubes que cubran el bosque; lo que dificulta en gran medida su conservación. También es uno de los ecosistemas con mayor riqueza de especies además de tener uno de los mayores porcentajes de endemismos. Uno de los aspectos más importantes para entender el ecosistema, es identificar y entender los elementos que lo componen y los mecanismos que regulan las relaciones entre ellos. Los árboles son el soporte del ecosistema. Sin embargo, apenas hay información sobre la distribución y coexistencia de los árboles en los bosques de niebla. Esta tesis presenta un análisis de la distribución a pequeña escala de las plantas leñosas en un bosque de niebla situado en la cordillera andina del norte de Perú; así como el análisis de algunos de los factores que pueden estar implicados en que se origine la distribución observada. Para este propósito se estudia cómo influyen factores de diferente naturaleza en la distribución de las especies (i) organización intra-específica (ii) relaciones espaciales heterospecíficas y (iii) relación con factores ambientales externos. En estos análisis se estudiaron primero las plantas jóvenes y las adultas, y después las plántulas. Los árboles aparecieron agregados en el bosque, tanto considerando todos a la vez como cuando se estudió cada especie por separado. Sin embargo, cada especie mostró un patrón distinto así como una particular relación espacial entre individuos jóvenes y adultos. El modo de dispersión, la forma de vida y la tolerancia de la especies estuvieron relacionados con el patrón general observado. Se vio también que ciertas especies aparecían relacionadas con otras, tanto de forma positiva (compartiendo zonas) como negativa (apareciendo en áreas distintas). Las asociaciones fueron mucho más numerosas cuando se consideraron los pares de especies en diferente estado de desarrollo, es decir, individuos jóvenes de una especie e individuos mayores de la otra. Eso indicaría que los procesos de competencia y facilitación son asimétricos y además varían durante la vida de la planta. Por otro lado, algunas especies aparecen preferentemente bajo ciertas condiciones de hábitat y evitan otras. La definición de hábitat a la que mejor responden las especies es cuando se incluyen tanto variables ambientales como de masa; así que ambos tipos de variables son necesarias para entender la preferencia de las especies por ciertos nichos. La distribución de las plántulas también estuvo relacionada con condiciones de hábitat, pero eso sólo llegaba a explicar hasta un 30% de la variabilidad espacial. La posición de los adultos de la misma especie también afectó a la distribución de las plántulas. En bastantes especies las plántulas evitan la cercanía de adultos de su misma especie, padres potenciales, aunque algunas especies aisladas mostraron el patrón contrario y aparecieron preferentemente en las mismas áreas que sus padres. La importancia de las condiciones de hábitat y posición de los adultos en la disposición de las plántulas varía de una zona a otra del bosque y además también varía según el estado de desarrollo de la masa.

Occurrence and formation of indole-3-acetamide in Arabidopsis thaliana

An HPLC/GC–MS/MS technique (high-pressure liquid chromatography in combination with gas chromatography–tandem mass spectrometry) has been worked out to analyze indole-3-acetamide (IAM) with very high sensitivity, using isotopically labelled IAM as an internal standard. Using this technique, the occurrence of IAM in sterile-grown Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. was demonstrated unequivocally. In comparison, plants grown under non-sterile conditions in soil in a greenhouse showed approximately 50% higher average levels of IAM, but the differences were not statistically significant. Thus, microbial contributions to the IAM extracted from the tissue are likely to be minor. Levels of IAM in sterile-grown seedlings were highest in imbibed seeds and then sharply declined during the first 24 h of germination and further during early seedling development to remain below 20–30 pmol g–1 fresh weight throughout the rosette stage. The decline in indole-3-aetic acid (IAA) levels during germination was paralleled by a similar decline in IAM levels. Recombinant nitrilase isoforms 1, 2 and 3, known to synthesize IAA from indole-3-acetonitrile, were shown to produce significant amounts of IAM in vitro as a second end product of the reaction besides IAA. NIT2 was earlier shown to be highly expressed in developing and in mature A. thaliana embryos, and NIT3 is the dominantly active gene in the hypocotyl and the cotyledons of young, germinating seedlings. Collectively, these data suggest that the elevated levels of IAM in seeds and germinating seedlings result from nitrilase action on indole-3-acetonitrile, a metabolite produced in the plants presumably from glucobrassicin turnover.