カルシウムは、サブアルパイン生態系に長期のレガシー効果を誘導します

人間の活動は、生態系プロセスに大きな影響を与え、世界の土地表面のかなりの割合を変えました。硝酸塩、リン、カリウム、カルシウムなどの主要栄養素の土壌応用は、植物の健康を改善したり、生産性を向上させるために、作物、草原、森林の管理に日常的に使用されています。しかし、陸生生態系に対する継続的な施肥と制限の効果は十分に文書化されていますが、地球の生態系における歴史的な施肥と抑制イベントのレガシー効果と関連するメカニズムについてはほとんど知られていません。ここでは、サブアルパインの草原での石灰の最後の塗布から70年以上後、すべての主要な土壌と植物のカルシウムプールが無制限のプロットよりも依然として有意に大きかったことを示し、土壌カルシウム/アルミニウム比の結果として生成されるシフトは、一次生産などの生態系サービスに影響を与え続けています。植生のカルシウム含有量の違いと、制限されたプロットと無制限のプロットの土壌の最上位10 cmは、約70年前にプロットに追加された量の16.3％に相当します。対照的に、1930年代に窒素 - リン - ポタスシウム肥料で処理されたプロットは、測定された土壌および植生特性のいずれにおいても受精していないプロットと違いはありませんでした。我々の調査結果は、歴史的な制限の長期的なレガシー効果は、栄養の入手可能性の一般的な増加ではなく、安定した土壌プールにカルシウムを追加した長期貯蔵によるものであることを示唆しています。我々の結果は、炭酸形態でのカルシウムの単一の用途が、山の生態系における生態系のプロセスとサービスを深く、そして永続的に変化させることができることを示しています。

Human activities have transformed a significant proportion of the world's land surface, with profound effects on ecosystem processes. Soil applications of macronutrients such as nitrate, phosphorus, potassium or calcium are routinely used in the management of croplands, grasslands and forests to improve plant health or increase productivity. However, while the effects of continuous fertilization and liming on terrestrial ecosystems are well documented, remarkably little is known about the legacy effect of historical fertilization and liming events in terrestrial ecosystems and of the mechanisms involved. Here, we show that more than 70 years after the last application of lime on a subalpine grassland, all major soil and plant calcium pools were still significantly larger in limed than in unlimed plots, and that the resulting shift in the soil calcium/aluminium ratio continues to affect ecosystem services such as primary production. The difference in the calcium content of the vegetation and the topmost 10 cm of the soil in limed vs. unlimed plots amounts to approximately 19.5 g m(-2), equivalent to 16.3% of the amount that was added to the plots some 70 years ago. In contrast, plots that were treated with nitrogen-phosphorus-potassium fertilizer in the 1930s did not differ from unfertilized plots in any of the soil and vegetation characteristics measured. Our findings suggest that the long-term legacy effect of historical liming is due to long-term storage of added calcium in stable soil pools, rather than a general increase in nutrient availability. Our results demonstrate that single applications of calcium in its carbonated form can profoundly and persistently alter ecosystem processes and services in mountain ecosystems.