Plant community structure and nitrogen inputs modulate the climate signal on leaf traits
2017
Borgy, Benjamin | Violle, Cyrille | Choler, Philippe | Denelle, Pierre | Munoz, François | Kattge, Jens | Lavorel, Sandra | Loranger, Jessy | Amiaud, Bernard | Bahn, Michael | van Bodegom, Peter M. | Brisse, Henry | Debarros, Guilhem | Diquelou, Sylvain | Gachet, Sophie | Jolivet, Claudy, C. | Lavenant, Servane | Mikolajczak, Alexis | Olivier, Jean | Ordoñez, Jenny | de Ruffray, Patrice | Viovy, Nicolas | Garnier, Éric | Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE) ; Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-École Pratique des Hautes Études (EPHE) ; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [Occitanie])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro) | Centre de Synthèse et d’Analyse sur la Biodiversité (CESAB) ; Fondation pour la recherche sur la Biodiversité (FRB) | Laboratoire d'Ecologie Alpine (LECA) ; Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]) | Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad) | Institut National de la Recherche Agronomique (INRA) | École Pratique des Hautes Études (EPHE) ; Université Paris Sciences et Lettres (PSL) | Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro) | Université de Montpellier (UM) | Botanique et Modélisation de l'Architecture des Plantes et des Végétations (UMR AMAP) ; Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [Occitanie]) | Max Planck Institute for Biogeochemistry (MPI-BGC) ; Max-Planck-Gesellschaft | German Centre for Integrative Biodiversity Research (iDiv) | Université de Sherbrooke (UdeS) | Ecologie et Ecophysiologie Forestières [devient SILVA en 2018] (EEF) ; Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Lorraine (UL) | Leopold Franzens Universität Innsbruck - University of Innsbruck | Vrije Universiteit Amsterdam [Amsterdam] (VU) | Fédération des conservatoires botaniques nationaux (FCBN) | Ecophysiologie Végétale, Agronomie et Nutritions (EVA) ; Université de Caen Normandie (UNICAEN) ; Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA) | InfoSol (InfoSol) ; Institut National de la Recherche Agronomique (INRA) | Conservatoire Botanique National Alpin (CBNA) | Institut de Biologie Moléculaire des Plantes (IBMP) ; Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | Université de Strasbourg (UNISTRA) | Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE) ; Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) | Modélisation des Surfaces et Interfaces Continentales (MOSAIC) ; Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE) ; Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
AimLeaf traits strongly impact biogeochemical cycles in terrestrial ecosystems. Understanding leaf trait variation along environmental gradients is thus essential to improve the representation of vegetation in Earth system models. Our aims were to quantify relationships between leaf traits and climate in permanent grasslands at a biogeographical scale and to test whether these relationships were sensitive to (a) the level of nitrogen inputs and (b) the inclusion of information pertaining to plant community organization.LocationPermanent grasslands throughout France.MethodsWe combined existing datasets on climate, soil, nitrogen inputs (fertilization and deposition), species composition and four traits, namely specific leaf area, leaf dry matter content and leaf nitrogen and phosphorus concentrations, for 15,865 French permanent grasslands. Trait-climate relationships were tested using the following four climatic variables available across 1,833 pixels (5 kmx5 km): mean annual temperature (MAT) and precipitation (MAP), and two indices accounting for the length of the growing season. We compared these relationships at the pixel level using either using community-level or species' trait means.ResultsOur findings were as follows: (a) leaf traits related to plant nutrient economy shift consistently along a gradient of growing season length accounting for temperature and soil water limitations of plant growth (GSL(tw)); (b) weighting leaf traits by species abundance in local communities is pivotal to capture leaf trait-environment relationships correctly at a biogeographical scale; and (c) the relationships between traits and GSL(tw) weaken for grasslands with a high nitrogen input.Main conclusionsThe effects of climate on plant communities are better described using composite descriptors than coarse variables such as MAT or MAP, but appear weaker for high-nitrogen grasslands. Using information at the community level tends to strengthen trait-climate relationships. The interplay of land management, community assembly and bioclimate appears crucial to the prediction of leaf trait variations and their effects on biogeochemical cycles.
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