Kurgulama Bitki kaynaklı Toprak Heterojen Deneysel Protokol

Summary

Türler arada çevre heterojenitenin rolünü anlamak genellikle toplumun tür kompozisyonu için dışsal olan heterojen türleri üzerine odaklanmıştır. Biz bitki-toprak geribildirim klima, ya da toplum kompozisyon içsel heterojen tabi topraklar kullanarak toprak heterojen tedaviler oluşturmak için yeni ayrıntılı yöntemler sağlar.

Abstract

Ancak böyle bir bitki-toprak yorumlarından (PSF) gibi biyotik geribildirimler bitki performansı üzerinde büyük etkileri vardır, ve toplum kompozisyon bağlıdır çevresel heterojenliğini oluşturmak; birlikteliği teorisi genellikle toplum kompozisyon bağımsız olarak çevre heterojenliğini tedavi etmiştir. Bitki topluluğu montaj için PSF önemini anlama PSF etkileri anlamına ek olarak PSF heterojenite rolünün anlaşılmasını gerektirir. Burada, bitki kaynaklı toprak heterojenliği işlemek için bir protokol açıklar. İki örnek deneyler sunulmuştur: Bitki nüfus tepkilerini ölçmek ve (2) 2-yama topraklar ile bir sera deneme bireysel bitki tepkilerini ölçmek için toprakların bir 6-yama ızgara ile (1) bir alan deney. Topraklar kök etkisi (rizosferde kir ve rizosfer doğrudan bitişik) conspecific ve heterospesifik bitki türlerinden alanında bitkileri ile bölgesinden toplanabilir. Toplamak çoğaltiyonları toprak örnekleri pseudoreplicating önlemek için kullanılır. Bu kirler ardından homojen bir tedavi için ya da karışık heterojen tedaviler için ayrı yamalar halinde yerleştirilir. Bakım heterojen ve homojenize tedaviler toprak rahatsızlık aynı derecede deneyim sağlamak için alınmalıdır. Bitkiler daha sonra bitki performansı üzerindeki bitki kaynaklı toprak heterojenlik etkisini belirlemek için bu toprak tedavilerde yerleştirilebilir. Biz belki de bu geri bildirimler dinamik yapısı geleneksel birlikteliği modellerinde öngörülenden daha farklı sonuçlarda bu bitki kaynaklı heterojen sonuçlar göstermektedir. Montaj toplum ve ilave ampirik çalışmalarından etkilenmiş çevre heterojenliğini içeriyor Teorisi montaj topluma içsel heterojen toplum kompozisyona heterojenite dışsal ile karşılaştırıldığında farklı montaj sonuçlara neden olacaktır belirlemek için gereklidir.

Introduction

Toplum ekolojinin temel amaçlarından biri, toplum takımını yöneten süreçleri açıklamak ve tahmin etmektir. Ancak, bitki toplulukları sık sık bir arada yaşama teorisi ¹ tarafından tahmin edilenden daha çeşitlidir, ve restorasyon ekolojistler başarıyla çeşitli yerli toplulukları ² geri birlikteliği mekanizmaları anlamak gerekir. Çevresel heterojenlik toplum çeşitliliğin yüksek düzeyde açıklanmasına yardımcı olabilecek bir teorik önemli bir mekanizma olduğunu, ancak heterojenitenin deneysel manipülasyonlar ³ seyrek ve (örneğin Lundholm ⁴ gözden) abiyotik heterojen odaklanmak. Heterojenliğini içeriyor Teorisi genellikle heterojen montaj topluma dışsal olduğunu varsayar. Dışsal heterojen toplum kompozisyon bağımsız gibi peyzaj tipolojisi gibi faktörler tarafından yönetilir. Dışsal heterojenite niş Bölmeli (revie aracılığıyla arada neden olabilirMelbourne ve diğ. ^3, örneğin Pacala ve Tilman ⁵ ve Chesson ⁶⁾ evlenmek. Ancak, bitki toplulukları ile ilgili çevresel heterojenitenin çok topluluk toplanır gibi gelişmekte ve toplum içinde türlerin kimliğine bağlı olarak, topluma içsel olabilir. İçsel heterojenite negatif frekans bağımlılığı (örneğin Bever ve ark. ⁷⁾ ile bir arada yaşama yol açabilir biyotik geri bildirimler, kaynaklanabilir. Burada, bitki kaynaklı toprak heterojenliği, topluma içsel ve bitki-toprak yorumlarından kaynaklanan toprak heterojen bir türünü işlemek için yeni bir yöntem açıklanmaktadır.

Bitkiler bu toprakta daha sonraki bitki performansını etkileyen bir şekilde toprak yapısını, kimya, ya da biyotayı etkilemek ve PSF yerli bitki toplulukları ⁸ bitki performansı üzerinde büyük etkileri ortalama olduğunda bitki-toprak geribildirimler (PSF) meydana. PSF Çalışmalar genellikle ya deneysel alanından toprakları ya da klimalı topraklar topladık, sonra bitkiler toprak ⁹ heterospesifik veya sterilize etmek conspecific toprak göreli olarak nasıl performans sordu. Bitkiler toprakların referans conspecific toprak göreli olarak daha iyi performans ise bitkiler referans topraklarda daha iyi gerçekleştirmek, PSF negatif ise, o PSF, olumlu. Karşılıklı negatif PSF türler ⁷ arasındaki frekans-bağımlı bir arada yaşama yol açabilir. PSF ortalama ⁸ etkileri iyi karakterize edilmiş olmakla birlikte, PSF mekansal heterojenlik etkisi zayıf ¹⁰ anlaşılmıştır.

Bitkiler genellikle nonrandomly uzay ve zaman içinde dağıtılır çünkü PSF bireysel bitkilerin ⁷ ölçekte meydana çünkü, PSF biz bitki kaynaklı toprak heterojen çağrı toprak heterojen, yol muhtemeldir. Heterojenite diğer birçok formları (örneğin manzara topoloji) farklı olarak, bu heterogeneity montaj topluma içsel ve böylece farklı heterojen fazla dışsal formları daha topluluğu takımını etkileyebilir. Bitki performansı ve birlikte yaşama üzerine heterojenlik bu formun etkisini anlamak için, biz bitki kaynaklı toprak heterojenliği işlemek deneysel yöntemler gerekir. Burada, iki toprak kökenli ve iki toprak kökenli bir karışımı homojen bir tedavi, ayrı yamalar ile heterojen bir tedavi oluşturmak için iki tür şartlandırılmış kirleri kullanan bir yöntemi göstermektedir. Bu toprak karıştırma alanında en az iki makul senaryo temsil edebilir: Farklı kökenlerden topraklarda veya yakın büyüyen iki türün (2) bitkiler, karışımlar (1) bozukluğu (örneğin, kemirgen, tarım) öyle ki kök kendi etki bölgeleri karışmasına ve homojenize.

Biz farklı leve önemli soruları cevaplamak için bitki kaynaklı toprak heterojenliği kullanan iki örnek deneyler sunmakekolojik organizasyon ls: (1) bitki popülasyonları toprak heterojenliği bitki kaynaklı cevap mı? ve (2) bireysel bitkiler bitki kaynaklı toprak heterojen cevap mı? Biz ikinci soruyu çözmek için 2 toprak yamaları kullanarak ilk soruyu ve bir sera deneyi ele 6 toprak yamaları kullanarak bir alan deney açıklar. Nüfus ve toprak heterojen bireysel bitki tepkileri hem miktarının ne kadar heterojen etkiler topluluk düzeneğini anlamak esastır.

Protocol

1.. Heterojen ve Homojen Toprak Tedavisi üretin Alan Topraklar toplayın

1. Çalışma için benzer habitatlar ve toprak türleri iki cooccurring bitki türlerini (örn. Şekil 1a) tanımlayın. Miktarını belirlemek toprak deney (odak Türün birincil kök bölgesi ya da kök top tarafından kapsanmaktadır hacminin yarısına, örneğin üçte bir) ve deney için gerekli yamalar sayısının kullanılacak toprak yama büyüklüğüne göre gerektiğinde (Aşağıda, Protokolü 2 ve 3 e bakınız).
   1. Rumex spp. (Şekil 1a), 10 cm toprak yamaları kullanmak x 10 cm x 18 cm derinlikte bitkinin tabanından 10 cm çapında yaklaşık kök bölgesi için 18 cm (uzunluk x genişlik x derinlik) (bu tanımlanan bölgenin itibaren 5655 cm ³ toprak bir tek bitki için kök etkisi 1.800 ^cm3) 3 toprak yamaları verir.
2. Iki odak türün yetişkin bireyler bulmak için anket alan bir site. Bireyler Roo kaçınınt bölge olasılıkla diğer odak türleri (örneğin Rumex bireylerin diğer türlerin 0.25 m mesafede bulunan) ile örtüşmektedir. Pin bayrakları ile toprak gerekli miktarda elde etmek için gerekli bireylerin sayısını işaretleyin.
   1. Mark 20 rastgele her Rumex spp bireyler seçildi. Her bir (aşağıda Protokolü 2, olduğu gibi) her bir odak türlerden 3 toprak yamalar gerektirir 20 deney birimi (2 x 2 türleri, toprak uygulamaları x 5 kopya).
3. Tüm toprak parçacıklarını çıkarmak için yaklaşık 1:10 çamaşır suyu karışımı (% 5-10 NaClO) ve su ile toprak toplama ekipmanları (kürek, eldiven, konteynerlerin) sterilize. Toprak biyotada ağartma etkileri önlemek için kullanmadan önce kuru ekipmanları. Olan toprak, o toplayacak veya taşıma çapraz kontaminasyonu (örn. etiket türleri A için bir kürek ve türler B için ikinci bir kürek) önlemek için odak türleri belirtmek için laboratuvar bant ile her ekipman parçası etiketleyin.
4. Hava ve toprak şartların kontrolson yağışlar toprak koleksiyonu başlamadan önce TIONS. Çok (çamurlu veya tamamen doymuş) veya ıslak toprak sıkıştırma en aza indirmek için bir çökeltme olay sırasında toprak toplayarak topraklarda toplama kaçının. Köklerden toprak ayıran yardım etmek için (çok sert ve zor bir kürek eklemek için) çok kuru topraklarda toplama önlemek.
5. Pseudoreplication (örneğin sonradan deneysel suretin karşısında karışık olan nadir bir patojeni içeren bir tek toprak numunesi) önlemek için tekrarlanan gruplar halinde iki odak türün işaretli bireylerden alan toprak toplayın.
   1. Türler A uygun etiketli steril kürekle (adım 1.1 'de tanımlandığı gibi), uygun etiketli steril eldiven ile topraktan görünür kaba kökleri kaldırın ve uygun etiketli içinde toprak koyun bir bireyin tam kök bölgeyi kazıp steril taşıma kabı (örneğin kepçe). Her blok içinde 4 deneysel birim ve 1 bireysel bitki ile bir deney için(Bölüm 1.2.1 deki gibi) 1 deney ünitesi için yeterli toprağı sağlayan 'nin kök bölgesi, A. türlerinin 3 ek bireyler için bu prosedürü tekrarlayın
   2. Türler B. Tekrar Bölüm 1.5.1
   3. Deneysel siteye Her iki türün suret toprak koleksiyonu taşıyın. Bir blok, her tedavi kombinasyonundan deneysel birimi (yani, her tür x her toprak işleme) ihtiva eder, (aşağıda, Protokol 2 ya da 3 gibi) deney bloğu 1 için deneysel birim olarak toprak yerleştirin.
   4. Bölüm 1.5.3 tekrarlayın.
   5. Deneyde kalan bloklar için bölümler 1.5.1-1.5.4 tekrarlayın. En az 1 m her biri için önceki toplama yerle uzak suret toplama pseudoreplication en aza indirmek için bireylerin gruplarından toprak toplayın.

Figüre 1. Örnek alan deneysel tasarım manipulasyon bitki kaynaklı toprak heterojen. (A) Topraklar alanında conspecifics (α) ve heterospecifics (β) kök etki bölgesinden toplanan, bitki-toprak etkilerinin araştırılması için standart protokoller aşağıdaki ⁹ geribildirimler . (B) heterojen bir bitki A'nın (α topraklar) dan topraklarda oluşan toprak ve bitki B ('β' topraklar) dan topraklar ile deneysel tedaviler bir tablo içinde düzenlenmiş ve homojenize toprak tedaviler bu iki kökenlerden gelen toprakların eşit karışımı ile oluşturulan . Bu örnekte, alan kirlerin ızgaraları zemine batık büyük çaplı bir saksı içine eklenir ve her bir ızgara çevresi kaba, steril kum ile doldurulur. Bu rakam, Brandt et al. ^10, modifiye edilmiş

2. Bir Örnek Alan Deney, Bitki Nüfus tepkilerini ölçmek için Heterojen ve Homojen Toprak Izgaralar oluşturma

1. Heterojen bir tedavi (örneğin, alternatif şebeke hücre türleri A veya B türü toplanan kir içeren) ve homojen tedavi üretilmesi için bir tekrarlanan alan kir toplama (Protokol 1) için lekeleri için (yani, her grid hücre toprağın 1:1 karışımını içerir türleri A ve B) (Şekil 1b), aşağıdaki adımlarda deney bloğu 1 için.
   1. Tüm toprak parçacıklarını çıkarmak için yaklaşık 1:10 çamaşır suyu karışımı (% 5-10 NaClO) ve su ile toprak taşıma ekipmanı (mala, eldiven, plastik ızgara) sterilize. Toprak biyotada ağartma etkileri önlemek için kullanmadan önce kuru ekipmanları. Olan toprak, bunun kullanılıp kullanılmayacağını belirtmek için çapraz bulaşmayı (örneğin, etiket türleri A için bir mala ve türlerin B için ikinci bir mala) ve plastik ızgara önlemek için idare edecek odak türleri belirtmek için laboratuvar bant ile her ekipman parçası Etiket heterojen veya homojen toprak tedavisi için kullanılabilir.
   2. Içine çıkarılabilir plastik ızgara yerleştirinalan ile doldurulacak yere [veya başka arsa veya ızgara karşılamak için yeterince büyük konteyner] içine batık bir pot toprak (adım 1.1.1 olarak örneğin 1.800 cm ³ / grid hücre) toplandı. Örneğin, aşama 1.1 'de belirlenen boyutta 6 hücreleri ile, 2 x 3 ızgara istenen boyutları, özel olarak yapılmış ızgara kullanarak (Şekil 1b).
      1. Β toprak için hücrelere toprak türleri ve B kirlerin α için ızgara hücrelere toprak yama tiplerini, türler A toprağın yer spadefuls alternatif heterojen tedavisi için (Şekil 1b).
      2. Homojen tedavisi için, eşit bir şekilde, iki toprak türlerini dağıtılması ve her bir toprak tipi katmanlarının oluşmasını önlemek için dikkat ederek, her ızgara hücresine topraklar A ve B'nin değişen spadefuls yerleştirmek (Şekil 1b). 1.800 ^cm3 örneğin toprak yama için (Bölüm 1.1.1), her bir grid hücresindeki her toprak türü 900 cm ³ yerleştirin.
      3. S olunToprak heterojenite ile toprak rahatsızlık karıştırıcı önlemek için heterojen ve homojen toprak tedaviler oluştururken (yani aynı derecede toprak keseklerini kıracak) rahatsızlık eşit miktarda üretmek için ure.
   3. Herhangi bir boş alanı (Şekil 1b gibi) kullanılan büyük saksı içinde ızgaranın dışında çevresinde kalırsa, steril kum ile bu alanı doldurmak. Herhangi bir standart yöntem (örneğin, sterilize etme, gama-ışını) ile kum sterilize edin.
   4. Bozulmamış toprak lekeler bırakarak, dikey pot plastik ızgarayı kaldırın. Bu, farklı bireylerden kökleri bitki kökleri birden toprak yamalar (yani ızgara hücreleri) içine büyümeye izin için gerekli olan çoklu yamalar, yaşamaya toprak ve her bitki etkileşim sağlar.
   5. (Örneğin heterojen bir toprak, her ızgara Foça bitki içine tam bir deneysel blok üretmek amaçlı deneysel bir adet ikinci bir çifti için Bkz. Bölüm 2.1.2-2.1.4 tekrarlayınl türleri ve 4 deney üniteleri) toplam, her bir odak tür bitki içine homojen bir toprak ızgara.
2. Kalan toprakla deneyde kalan bloklar için yineleyin 2.1 koleksiyonları (Protokol 1) çoğaltmak. En azından dış örtüsü gelen gölgeleme tutmak için, arzu edildiği takdirde araziler etrafında yatay kumaş kullanılarak, deney alanı boyunca, blok içindeki blokları ve araziler Rastgele (gösterilmemiştir).
3. Bitki her deneysel saksı (2 fokal tür x 2 toprak tedavileri) her grid hücreye odak türlerin tohumları. Toprak tedaviler ile karıştırıcı bitki genotipleri veya tohum-yüzey mikrobiyal topluluklar önlemek için havuza tohum kullanın. Her Rumex spp Örneğin, bitki tohumları. ayrı ayrı açıkça dikti bireyleri belirlemek için, 12 ekim pozisyonlarda (grid hücre başına 2 pozisyon) suda çözünen yapıştırıcı ile plastik kürdan yapıştırılmış bu türün (Şekil 1a) için pota.
4. Nüfus res Tedbirbireyin düzenli bir nüfus sayımına yoluyla böyle çimlenme ve hayatta kalma gibi deney üniteleri, bir ponses (örn. adım 2.3 gibi kürdan kullanarak) tohum dikim yerleri işaretlenir. Yamalar arasında toprağa karışmasını önlemek için ölçülen herhangi bir yanıt için toprağın rahatsızlığı en aza indirmek.
   1. Odak türlerin popülasyon cevapların beklenen oranına göre uygun bir nüfus sayımı aralıklarını belirleyin. Örneğin, Rumex spp haftalık sayım yapıyoruz. hızlı bir şekilde çimlenme olabilir.
   2. Odak türlerin yaşam geçmişine dayalı olarak uygun bir süre için deney devam edin. Örneğin, kısa ömürlü çok yıllık Rumex spp için en az 2 yıl boyunca denemelerimiz devam ediyor. tüm yaşam evrelerinde veri elde etmek.

3. Bireysel Bitki tepkilerini ölçmek için Tencere Heterojen ve Homojenize Toprak ile Bir Örnek Sera Deney,

1. Bir suret alan toprak toplama (Protokol 1) tozların kullanınblok için heterojen bir tedavi (tür A veya B türü toplanan toprak ile doldurulmuş bir kap içinde, yani her yarım) ve homojen bir tedavi (örneğin kap türleri, A ve B'den bir toprak karışımı içeren 01:01) (Şekil 2a) oluşturmak için aşağıdaki adımlarda Deneyin 1..
   1. Taşıma kabı (örneğin kova) içinde ve saksı önce, 1:1 'lik bir karışımının üretilmesi için steril kum ile her türden alan toplanmış toprak karıştırın. Toprağın sıkışmasını azaltmak ve topraktan kökleri ayrılmasını kolaylaştıran, çamaşır kökleri için özellikle yararlıdır tencere drenaj, geliştirmek için bunu yapın. Herhangi bir standart yöntem (örneğin, sterilize etme, gama-ışını) ile kum sterilize edin.
   2. Kum alan toprağın her toplu karıştırma iken (yani aynı derecede toprak keseklerini kıracak) rahatsızlık eşit miktarda üretmek için emin olun.
2. Bir ap ile toprak taşıma ekipmanı (mala, eldiven, plastik levha) sterilizeher kir parçacıkları çıkarmak için yakın nedeni 01:10 ağartıcının karışımı (% 5-10 NaClO) ve su. Toprak biyotada ağartma etkileri önlemek için kullanmadan önce kuru ekipmanları. Olan toprak, o göstermek için çapraz bulaşmayı (örneğin, etiket, bir türün A mala ve türler B için ikinci bir mala) ve sert plastik levha her tarafını önlemek için idare edecek odak türleri belirtmek için laboratuvar bant ile her ekipman parçası Etiket hangi toprak tipi heterojen toprak tedavisinde bunun her iki tarafında saksı olacaktır.
3. (Bölüm 3.1.1) iki odak türünden alan toprak-kum karışımları kullanarak heterojen bir toprak işleme oluşturun.
   1. Yarısı (Şekil 2a) onu bölmek için bir pot merkezinde sert plastik levha yerleştirin. Bir kap bunun gibi yarısı uygun toprak yama boyutu (adım 1.1) hacmi içinde eşdeğerdir ölçekli kullanın. Örneğin, Rumex spp, 15 cm çapında ve 18 cm derinliğinde bir kap kullanır. Şekil 1a (toplam hacim içinde3181 cm ^3).
   2. Iki araştırmacı aynı anda pot dolu bile tarafı tutmak için, uygun etiketli malalarla (türlerden bir örn. α toprak) pot uygun tarafına her türünden alanında toplanan toprak eklemek var.
   3. Bozulmamış toprak lekeler bırakarak, topraktan dikey kaldırarak plastik bölücü çıkarın. Bu bitkiler heterojenliğini yaşamaya bitkiler için gerekli bir saksı içinde toprak hem yamaları, deneyimi sağlar.
   4. Heterojen toprak tedavi komple bir blok üretmek için 3 ek deney üniteleri için Bkz. Bölüm 3.3.1-3.3.3 tekrarlayın (heterojen tedavisinde 2 tür x 2 toprak yama türleri; Şekil 2).
4. (Bölüm 3.1.1) iki odak türünden alan toprak-kum karışımları kullanarak homojen toprak işleme oluşturun.
   1. Bölüm 3.3.1 tekrarlayın. Iki araştırmacı aynı anda hem α ve β topraklar hem de eklemek varuygun etiketli mala, eşit olarak her yama içinde hem toprak türlerinin dağıtılmasında ve katmanların oluşturulması kaçınarak pot taraf. Bölüm 3.3.3 tekrarlayın.
   2. Homojen toprak işlemi (2 odak türlerinin her biri için bir kap) tam bir blok elde etmek için, ikinci bir birim için bölüm 3.4.1 tekrarlayın.
5. Tekrar kalan toprak ile deneyde kalan bloklar için 3.2-3.4 adımları koleksiyonları (Protokol 1) çoğaltmak. Sera tezgah üzerinde bloklar içindeki blokları ve araziler rastgele.

Şekil 2. Örnek sera deneysel tasarım manipulasyon bitki kaynaklı toprak heterojen. (A) alanındaki türlerin A kök etki bölgesi (α topraklar) ve türlerin B (β topraklar) toplanan Topraklar yer vardırHer bir tencerede (heterojen tedavi) yarısı veya tencerede (homojen tedavisi) boyunca karışık olarak d. (B) A'nın tür bitkiler daha sonra heterojen tedavisinde ve homojen tedavi bir tarafında, her bir toprak yama tipi deney içine ekilir. Burada, tek bir tür (A) bu tasarım ekilen gösterilmiştir. Tamamen karşılıklı tasarım heterojen tedavi içinde her toprak işleme ve yama türü içine ekilen ikinci odak türlerinin (B) bitkiler içerir.

6. Bitki faktöryel tasarımda, her toprak yama türü içine odak türler A ve B fidanları (2 tür x 3 toprak yama türleri [toprak α, β toprak ve α ve β toprak homojen bir karışım]; Şekil 2b).
7. Bu tür tesis büyüklüğü, biyokütle üretimi, ya da fonksiyonel özellikleri gibi bitki performansını gösterecek herhangi bir birey bitki tepkileri ölçün. Ölçmek için uygun özellikler odak türlerin ve bilimsel sorulara bağlıdırfaiz.
   1. Bitkiler bitki kökleri hem de toprak yamalar halinde büyüyor sağlamak için (örneğin yaklaşık rozet oluşturan forb'un için toprak yama genişliğini 1.5x) toprak yamalar büyük göreli görünür kadar denemelerimiz devam ediyor. Deneysel süresi bu odak türlerinin büyüme hızına bağlıdır.
   2. Toprak ortamında gerçekçi yanıtlar isteniyorsa hasat bitkiler ve / veya tedbir yanıtlar bitkiler pot bağlı hale gelmeden önce (yani kök büyüme pot ve kökler daire tencerenin alt sınırları ile sınırlıdır). Örneğin, kap bağlı bitkilerinin kökleri alanındaki bitkiler için benzer bir şekilde, toprak sütununun boyunca yem vermemektedirler.

Representative Results

Türler topluluk montaj için etkileri olan, nüfus ve bireysel düzeyde (Şekil 3 ve 4) hem de çeşitli şekillerde için bitki kaynaklı toprak heterojenliği yanıtladı. Bitki popülasyonları bitki kaynaklı toprak heterojen yanıt olup olmadığını belirlemek için, bir alan deneme türünün üç türdeş çiftleri kullanılarak Protokol 2 olarak kurulmuştur. Bitki popülasyonlarının üç ay boyunca haftada censused edildi ve çimlenmiş ve ilk büyüme sezonunda ölen hastaların fide toplam oranı (ölüm oranı hayatta kalma tersini ifade etmektedir) (Şekil 3) hesaplandı ekilen tohumlardan toplam oranı. Biz bu deney bitki popülasyonlarını etkilemiş heterojenliğini manipüle başarılı olduğunu düşündüren, bitki kaynaklı toprak heterojen önemli bitki popülasyonu yanıtları bulundu. Bazı türler, toprak karıştırma nonadditive yanıtları gözlendi şekilde gözlenen tepkihomojen tedavi (αβ toprak yamalar) tedavisinin (α veya conspecific, toprak yamaları ve β, veya türdeş, toprak yamaları) oluşturmak için karıştırılabilir olan iki toprak tipleri için bir ara tepki değildi. Örneğin, Solanum carolinense düşük çimlenme vardı ve Rumex crispus toprak tipi, tek başına (Şekil 3) ¹⁰ ya da daha conspecific ve konjener topraklarının bir homojenize karışımı daha fazla ölüm vardı. Bu sonuçlar homojen toprak ortamları azaltılmış çimlenme ya da bir türün artmış ölüm kolonize diğer türler için açık yamaları sağlayabilir arada yaşama, kolaylaştırmak olabilir potansiyel mekanizmalar sağlar.

Şekil 3,. Örnek heterojen ve homojen toprak ile bir alan deney sonuçları. ( (b) oranı ölüm. Bazı türler, bir nonadditive şekilde karıştırma toprağa yanıt, örneğin, Rumex crispus heterojen tedavisinde conspecific veya türdeş ya da (R. obtusifolius) toprak yamalar daha homojen tedavisinde daha büyük sonuç mortalite vardı. PLALAN = Plantago lanceolata, PLAMAJ = P. büyük, RUMCRI = R. crispus, RUMOBT = R. = S. obtusifolius, SOLCAR = Solanum carolinense ve SOLDUL dulcamara. * P karışmamış toprak ve R İstatistik Çevre ¹¹ bir binom hata dağılımı ile karışık etkiler modelinde her bir türün içindeki conspecific vs konjener toprak vs homojen ortogonal tezat gelen <0.05. Ortalama oranlar, toplam örnek tarafından ayrılan toplam sayısı (sunulmaktadıristatistiksel yöntemlerle ¹²⁾ ile tutarlılık için. Bu rakam detaylı analiz yöntemleri için Brandt ve ark. ¹⁰ Konuklardan Brandt et ^{al., 10} modifiye edilmiştir.

Bireysel bitkiler bitki kaynaklı toprak heterojen yanıt olup olmadığını belirlemek için, bir sera deney türün iki türdeş çiftleri kullanılarak Protokolü 3 olarak kurulmuştur. Bu bitkiler pot seviyesi toprak heterojen ek olarak büyütülmüştür hangi toprak yama tipi yanıt beklentiler için, fideleri (Şekil 2b'de gibi) heterojen tedavi içinde, her bağlantı tipi içine dikilmiştir. Bitkiler, 2 ay boyunca büyütülür ve daha sonra performans (toplam biyokütle) ve (Şekil 4'te gösterildiği gibi özel bir yaprak alanı (SLA) de dahil olmak üzere), fonksiyonel özellikleri ölçmek için hasat edilmiştir. Toprak heterojenliğe önemli bitki tepkiler bu deney toprak malig bir form manipüle başarılı olduğunu düşündüren gözlenmiştir bitki performansını etkiler neity. Biz türler daha conspecific ve konjener topraklarının bir homojenize karışımında, düşük SLA veya kalın yaprakları vardır eğiliminde olduğu, toprak karıştırma bir nonadditive yanıt gözlenen ya toprak karışmamış vs homojen bir ortogonal kontrast dan (P = 0.031 yalnız yazın Şekil 4), bir rastgele etki olarak bir alt değer ve blok olarak bitkisel biyo-kütle ile karışık etkiler modelinde toprak. Özgül yaprak alanı konjener toprak yamalar (; Şekil 4 heterojen toprak işleme toprak yama türleri dik bir kontrast P = 0.004) göre conspecific de düşüktü. Bu sonuçlar bitki kaynak toplama stratejileri bitki büyümesi, yumurta verimi ve tür etkileşimler böyle heterojen etkisi etkileri vardır toprak heterojenliği, bitki kaynaklı cevap öneririz.

es/ftp_upload/51580/51580fig4highres.jpg "width =" 500 "/>
Şekil 4. Örnek heterojen ve homojen toprak ile bir sera deney sonuçları. Conspecific toprak, türdeş toprak ya da homojen bir karışımının yamalar yetiştirilen türden olan türlerin 2 çift kuru kütlesine bölünmesiyle yaprak alanı olarak hesaplanır spesifik yaprak alanı (SLA), İki toprak tipleri. Genel olarak, türler SLA heterojen tedavisinde conspecific veya türdeş ya toprak yamalar daha homojen tedavisinde düşük bir nonadditive şekilde, toprak karıştırma yanıtladı. 1 ± SE özellikleri idi. PLALAN = Plantago lanceolata, PLAMAJ = P. büyük, RUMCRI = R. crispus, RUMOBT = R. obtusifolius.

Discussion

Bitkilerin toprak çevreye büyük ve genellikle türe özgü efektleri ve o toprak (örn. Petermann ve ark. ¹³⁾ yaşamaya sonraki bitkiler var çünkü bitki kaynaklı toprak heterojen doğal toplumlarda son derece muhtemeldir. Ancak, bitki toplulukları üzerinde heterojenite bu tür rolü anlayışımız ^10,14 az. Burada, biz alanda farklı kökenlerden (farklı türlerin kök etkisi yani bölgeleri) den toprak kullanmadan bitki kaynaklı toprak heterojenliği işlemek için bir yöntem mevcut. Bitki yanıtları etkileyen diğer değişkenler ile karıştırıcı bitki kaynaklı toprak heterojenliği önlemek için protokol dahilinde kritik adımlar vardır: (1) alanında toplanan ve deneysel birimlere yerleştirilen toprak örneklerinin pseudoreplication kaçınarak ve (2) toprak rahatsızlık miktarda eşitleyici heterojen ve homojen toprak tedaviler içine yerleştirilen alan topraklar için. Pseudoreplication oheterojen ve homojen tedaviler iyi aralıklı yerlerde (adım 1.5) den tekrarlanan gruplar halinde toprağı toplayarak önlenebilir alanında farklı bireysel bitkiler veya toplama yerle toplanan toprak alırsanız f toprak örnekleri oluşabilir. Örneğin, nadir bir patojen, sadece iki tedavi toprak birine yerleştirilen bir alandaki bitki ve bu bitki toprak kök bölgesinde meydana gelir, eğer Pseudoreplication çalışmanın sonuçlarını etkileyebilir. Buna ek olarak, bu alanda yer toplama yönetimi, bitki geçmişi ya da toprak özellikleri de farklı olabilir, bu nedenle her bir toplama konumundan toprak hem de deneysel tedavi kullanılmalıdır, potansiyel faktörlerin arasında randomize. (Yani toprak topak kesiliyor) alan topraklara rahatsızlık toprak sıkıştırma artar ve sonuçların yorumlanmasını etkileyebilir. Örneğin, homojen olarak toprağın muamele heterojen tedavisinde daha büyük rahatsızlık alırsa, daha sonra etkitoprak heterojen toprak bozulması bir etkisi olacaktır. Okuyucular da gereklidir toprağın toplam tutarı (adım 1.1) ve alanında toprak (adım 1.2) toplamak için hangi Her odak türün bireylerin sayısını etkileyecek olan, bu deneylerin kendi tasarımı istatistiksel gücü düşünmelisiniz. Ön deneyler etki büyüklüğü ve beklenen varyansının tespiti için kullanılabilir ve bu bilgiler daha sonra yeterli bir çoğaltma ¹⁵ bir deneme tasarlamak için kullanılabilir.

Bu protokol kolayca bitki-toprak geri bildirimler (serada ¹⁶ klimalı toprakları kullanılarak örneğin) ve alternatif deney tasarımları (örneğin farklı mekansal ve zamansal terazi, türler arası rekabet ¹⁷⁾ okumak için başka yöntemler barındıracak şekilde modifiye edilebilir. Ek deneyleri de alternatif odak türlerini kullanabilirsiniz. Fokal türlerin seçimi çalışmanın lojistik hem de etkileri vardır vesonuçların yorumlanması, ama her şeyden en ilgi araştırmacının soruları için yapılmalıdır. Bize büyüme şeklinde ¹⁸ ve bitki-toprak geribildirim yanıtları (örneğin Burns ve Strauss ¹⁹⁾ üzerinde filojenezinin bir etki için bir dereceye kadar kontrol izin türlerin yakından ilişkili çiftleri için Temsilcisi Sonuçlar göstermektedir. Fokal türlerin boyutu, kullanılan toprak yamalar ölçeğini belirleyen ve onların yaşam öyküsü denemenin süresini etkileyebilir. Küçük türler büyük türlere olarak aynı derecede farklı toprak yama türleri arasında entegre olamaz eğer farklı büyüklükte iki odak tür bitki kaynaklı toprak heterojen aynı ölçekte farklı yanıt olabilir (örneğin, daha küçük türlerin kök bölgesi bir kısıtlanır tek toprak yama). Ayrıca, bir klonal büyüme formu ile türler kullanılarak (tohumdan sadece yeniden türlere göre daha toprak heterojen farklı yanıtlar üretmek için muhtemeldir PÜSKÜ olarak) Reynolds ve Haubensak ¹⁴ ewed.

Bu yöntemin önemli bir kısıtlılığı toprak heterojen tepkileri düzenleyen mekanizmalar (örneğin toprak kimyası gibi örneğin abiyotik faktörler, bu tür toprak mikrobiyal topluluklar gibi biyotik faktörler) başka bir işlem yapılmadan tespit değildir olmasıdır. Örneğin, bizim sonuçlar homojen toprak (yani karışık toprak) nüfus ve homojen tedavisinde bitki tepkileri oluşan iki toprak tipleri yanıtları bitki ara bağıl değildi tek bitki düzeyinde, hem de nonadditive etkilere neden olabilir düşündürmektedir Karışım. Farklı türlerin bitki birbirlerinin köklenme bölgelere büyüdükçe toprak karıştırma gibi kemirgenlerden kazma ya da kök etkisi bölgeleri üst üste sonucu olarak bozuklukları, bir sonucu olarak doğal bir topluluklarda meydana gelebilir. Bu bulgular için olası bir mekanizma nonadditive yanıta katkıda bulunabilecek toprak biyotasında bir etkisi olduğunus bakteriler, mantarlar ve diğer organizmalar toplulukları toprağın biyotik bileşimi ve bu toprak ve böylece bitki yanıt değiştirmeden, toprak karıştırma üzerine etkileşim halinde. Abiyotik sürücüleri (örneğin besin seviyeleri) bitki işlevsel yanıtlar doğrusal olmayan ²⁰ ise abiyotik mekanizmaları da, nonadditive yanıtlarına neden olabilir. Ek deneyler ve örnekleme doğal topluluklara kendi uygulama için etkileri olan, böylece bu toprak tedavilere bitki yanıtların sürücüleri belirlemek için gereklidir. Örneğin, toprak heterojeniteyi bitki kaynaklı bitki tepkileri yöneten toprak biyotik faktörlerin rolü toprak biotanın rolünü test için bir negatif kontrol sağlamak sterilize topraklar ile karşılaştırıldığında sera fokal türler tarafından klimalı toprakları kullanılarak test edilebilir.

Biz kendileri çevre heterogenei etkileyen bitkiler düşündüren, bitki kaynaklı toprak heterojen önemli bitki tepkileri göstermekty ki (Şekil 5) bitki topluluğu takımını etkiler. Bitki topluluğu montaj çalışmaları daha sık ³ kabul var ki heterojenliğinin daha dışsal türlerine karşı Heterojenliği böylece, toplum kompozisyon içsel olabilir. Burada sunulan yeni yöntem ile çevresel heterojenite ve türler bir arada yaşama, ya da çeşitlilik ^4,14 arasındaki ilişki hakkında teori ve deneylerden sonuçlar çelişkili tahminler uzlaştırmak için potansiyele sahiptir. Teorisi çevre heterojenite (Melbourne ve ark. ³ gözden) artarak tür çeşitliliğine yol açar tahmin, doğrudan toprak besin heterojenliğini manipüle ancak önceki deneyler genellikle düşündüren, (Lundholm ⁴ ve Reynolds ve Haubensak ¹⁴ gözden) karşıt eğilim bulduk diğer türleri heterojenlik gibi bitki-toprak yorumlarından kaynaklanan gibi, muayene edilmelidir.Bitki kaynaklı toprak heterojenliği manipüle Bu yöntem birlikteliği homojen ortamlarda kolaylaştırılabilir hangi spesifik mekanizmalar göstermektedir. Ikamet bitkiler bazı türler için bulunduğu gibi homojen topraklarda düşük çimlenme veya daha yüksek mortalite (Şekil 3) varsa, örneğin, daha sonra bu daha homojen ortamlar karşı teorisinin geleneksel tahminlerin, daha invasible olabilir. Ayrıca, heterojen topraklarda her tür çifti için bir arada yaşama tahminler, heterojen tedavi içinde her toprak yama türüne tür tepkileri kullanılarak araştırmacılar belirlemek için izin hangi onlar bitki kaynaklı toprak heterojen bir arada yaşama ¹⁰ kolaylaştırmak için beklediğiniz türler. ⁷ hesaplanabilir

Şekil 5,. Kavramsal bakışbitki kaynaklı toprak heterojenliği ele değeri. (a) bir arada yaşama ve toplum montaj heterojenliğinin etkisi Geleneksel kavramsallaştırması topluluk aksamındaki toplum kompozisyon (örneğin manzara topoloji) için heterojenlik ekstrinsik etkisine odaklanmıştır. (B) Burada önerilen yeni yöntemler bitkiler bu toprakta daha sonraki bitki performansını etkileyen bir şekilde biyotayı, kimya, ya da toprağın yapısını etkileyen bitki-toprak geri bildirimler, tahrik toprak heterojen üzerindeki bitkilerin etkilerini içerir. Bu bakış açısı hem biyotik ve abiyotik efektleri dahil olmak üzere toplum kompozisyon, içsel farklılığın da takımını etkilediğini kabul eder.

Topluma içkin olan manipule heterojenite verir gibi pla gibi biyotik geri bildirimler, kaynaklanabilecek frekans-bağımlı bir arada yaşama potansiyeli sıkı testnt-toprak geri bildirimler ve bir arada yaşama teorisi ⁹ büyük gövdesi ile bu mekanizmanın anlayışımızı bütünleştirir. Heterojenite bu tip zamanla dinamik olduğu için, toplum montaj üzerindeki etkisi onu geliştirmek için bitki-toprak yorumlarından gereken zaman ve topluluklarda bitki-toprak geribildirim eski etkilerin uzunluğundan bağlıdır. Böylece, daha fazla ampirik çalışma bu etkilerin geliştirmek ve aşağılamak, üzerinde zamansal ölçekte gereklidir. Böylece bu işten ortaya çıkabileceğini Gelecek uygulamalar içsel geribildirim süreçleri (örn. Fukami ve Nakajima ²⁰⁾ ve montaj bu içsel süreçlerin rolü (örneğin Brandt ve ark. ¹⁰⁾ daha fazla ampirik testleri tarafından yönlendirilen heterojenliğini birleştirir yeni teori bilgilendirme içerir.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Shovel(s)	Any	NA	It is helpful to have at least two shovels, one for each species of soil origin.
Trowel(s)	Any	NA	It is necessary to have at least two trowels of identical size, one for each species of soil origin.
Gloves	Any	NA	Gardening gloves can be used.
Diluted bleach	Any	NA	We use an ~1:10 concentration of household bleach (containing 5-10% NaClO) to water to sterilize all equipment between soil collections.
Plastic grid(s)	Any	NA	CUSTOM. We used plastic sheeting from the construction of greenhouse walls to create the grid used in the field experiment. However any stiff plastic that can be manipulated can be used. It is helpful to have three grids to produce reciprocal heterogeneous treatments and a homogeneous treatment without needing to sterilize between each experimental unit.
Plastic dividers	Any	NA	CUSTOM. We used stiff sheets of plastic, cut to fit the pot minimum width, such that they can slide down to the bottom of the pot for the greenhouse experiment. It is helpful to have at least two dividers, one for heterogeneous and one for homogeneous treatments, if investigators want to randomize the order in which experimental units within a block are filled without needing to sterilize the divider in between each experimental unit.
Buckets or wheelbarrows	Any	NA	Any container for transporting soils.
Seeds	Any	NA	We collect seeds in the field by hand. Seeds can also be ordered from horticultural suppliers, if appropriate.
Plastic toothpicks	Soodhalter Plastics, Inc.	805KP	We plant individual seeds glued on toothpick in the field experiment to facilitate monitoring germination and survival of individuals.
Water soluble glue	Elmer's	Elmer's Glue-all	Any water soluble glue can be used to adhere seeds to plastic toothpicks.
Pots	Any	NA	Pot size will depend on experimental plants used and number of soil patches desired (e.g. 2 or 6).
Sand	Any	NA	Coarse sand may be mixed with field soils to improve drainage in pots.
Lab tape	Any	NA	Tape may be used to label equipment used in handling soils with the species of origin.
Pin flags	Any	NA	Flags can be used to identify individuals in the field prior to soil collection.
Landscape fabric	Any	NA	Landscape fabric can be used in the field to minimize the growth of plants outside experimental plots.