Effects of climate and atmospheric nitrogen deposition on early to mid-term stage litter decomposition across biomes
2 IGN - Department of Geosciences and Natural Resource Management [Copenhagen]
3 Department of Forest Sciences [Helsinki]
4 Department of Forest and Water Management, Forest & Nature Lab
5 NCAR - National Center for Atmospheric Research [Boulder]
6 Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research WSL
7 iDiv - German Centre for Integrative Biodiversity Research
8 Leipzig University / Universität Leipzig
9 ECOBIO - Ecosystèmes, biodiversité, évolution [Rennes]
10 LTSER-ZAM - Zone Atelier du Bassin de la Moselle
11 LEFE - Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement
12 CEFS - Unité de recherche Comportement et Ecologie de la Faune Sauvage
13 UR EFNO - Ecosystèmes forestiers
14 LEHNA E3S - LEHNA - Laboratoire d'Ecologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés [équipe E3S]
15 LEHNA - Laboratoire d'Ecologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés
16 LEHNA EVZH - LEHNA - Laboratoire d'Ecologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés [équipe EVZH]
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Résumé
Litter decomposition is a key process for carbon and nutrient cycling in terrestrial ecosystems and is mainly controlled by environmental conditions, substrate quantity and quality as well as microbial community abundance and composition. In particular, the effects of climate and atmospheric nitrogen (N) deposition on litter decomposition and its temporal dynamics are of significant importance, since their effects might change over the course of the decomposition process. Within the TeaComposition initiative, we incubated Green and Rooibos teas at 524 sites across nine biomes. We assessed how macroclimate and atmospheric inorganic N deposition under current and predicted scenarios (RCP 2.6, RCP 8.5) might affect litter mass loss measured after 3 and 12 months. Our study shows that the early to mid-term mass loss at the global scale was affected predominantly by litter quality (explaining 73% and 62% of the total variance after 3 and 12 months, respectively) followed by climate and N deposition. The effects of climate were not litter-specific and became increasingly significant as decomposition progressed, with MAP explaining 2% and MAT 4% of the variation after 12 months of incubation. The effect of N deposition was litter-specific, and significant only for 12-month decomposition of Rooibos tea at the global scale. However, in the temperate biome where atmospheric N deposition rates are relatively high, the 12-month mass loss of Green and Rooibos teas decreased significantly with increasing N deposition, explaining 9.5% and 1.1% of the variance, respectively. The expected changes in macroclimate and N deposition at the global scale by the end of this century are estimated to increase the 12-month mass loss of easily decomposable litter by 1.1– 3.5% and of the more stable substrates by 3.8–10.6%, relative to current mass loss. In contrast, expected changes in atmospheric N deposition will decrease the mid-term mass loss of high-quality litter by 1.4–2.2% and that of low-quality litter by 0.9–1.5% in the temperate biome. Our results suggest that projected increases in N deposition may have the capacity to dampen the climate-driven increases in litter decomposition depending on the biome and decomposition stage of substrate.
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