Strong scale-dependent relationships between fine-root function and soil properties uncovered with spatially coupled sampling
- PMID: 40302234
- PMCID: PMC12095980
- DOI: 10.1111/nph.70143
Strong scale-dependent relationships between fine-root function and soil properties uncovered with spatially coupled sampling
Abstract
Substantial fine-root trait variation is found at fine spatial scales but rarely linked to edaphic variation. We assessed the spatial scales of variation in fine-root traits and adjacent soils using a spatially coupled, nested sampling scheme along a fertility gradient in a seasonally dry tropical forest tree, Handroanthus ochraceus. We examined relationships among fine-root traits and identified edaphic drivers of fine-root function. We collected fine-root samples at three scales: multiple samples within individual trees (separated by > 1 m), among trees in a site (3-60 m) and across three sites (15-60 km). We quantified physiological, symbiotic, morphological, chemical and architectural traits, and paired soil physical and chemical properties. Fine-root traits and soils often varied most at fine spatial scales. Root arbuscular mycorrhizal colonization and phosphomonoesterase activity were coordinated and driven by coarse-scale heterogeneity in bulk density, magnesium and phosphate. The trade-off between large diameter and high specific root length, respiration rate and nitrogen concentration was driven by fine-scale heterogeneity in ammonium. The role of base cations was notable, with nitrogen and phosphorus being less influential than expected. Intraspecific fine-root responses to edaphic properties can occur at multiple spatial scales simultaneously and be detected when variation in both is properly captured and spatially matched.
Se observa una variación sustancial en los rasgos de las raíces finas a escalas espaciales reducidas, aunque rara vez esta se asocia con propiedades edáficas. Evaluamos las escalas espaciales de variación en los rasgos de las raíces finas y en los suelos adyacentes mediante un diseño de muestreo anidado y espacialmente acoplado, a lo largo de un gradiente de fertilidad en un árbol de bosques tropicales estacionalmente secos, Handroanthus ochraceus. Analizamos las relaciones entre los rasgos de las raíces finas e identificamos los factores edáficos que impulsan su funcionamiento. Se recolectaron muestras de raíces finas en tres escalas: múltiples muestras dentro de árboles individuales (separadas por >1 m), entre árboles dentro de un mismo sitio (3–60 m) y entre tres sitios diferentes (15–60 km). Se cuantificaron rasgos fisiológicos, simbióticos, morfológicos, químicos y arquitectónicos, junto con propiedades físicas y químicas del suelo emparejadas. Los rasgos de las raíces finas y las propiedades del suelo variaron con mayor frecuencia a escalas espaciales finas. La colonización micorrícica arbuscular de las raíces y la actividad fosfomonoesterasa estuvieron coordinadas y fueron impulsadas por la heterogeneidad a gran escala de la densidad aparente, el magnesio y el fosfato. A escala fina, el intercambio entre un mayor diámetro radicular y una elevada longitud específica de raíz, junto con la tasa de respiración y la concentración de nitrógeno, estuvo influenciado por la heterogeneidad del amonio. El papel de los cationes base fue destacado, mientras que el nitrógeno y el fósforo resultaron ser menos influyentes de lo esperado. Las respuestas intraespecíficas de las raíces finas a las propiedades edáficas pueden ocurrir simultáneamente en múltiples escalas espaciales, y ser detectadas cuando la variación en ambas dimensiones se captura adecuadamente y se empareja espacialmente.
Keywords: arbuscular mycorrhiza; magnesium; phosphatase; plant–soil interactions; root physiology; root traits; tree; tropics.
© 2025 The Author(s). New Phytologist © 2025 New Phytologist Foundation.
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