Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Climate warming impacts forest ecosystems, particularly affecting plant productivity, competitive interactions, and belowground symbiotic relationships. This study investigated how moderate warming (+3°C) influences fine root traits, biomass production, and ectomycorrhizal (ECM) colonization in boreal tree seedlings (Picea abies, Pinus sylvestris, Betula pendula, Larix sibirica) grown both in monocultures and species mixtures. Through controlled chamber experiments using soil sourced from northern Sweden, seedlings were subjected to ambient and elevated temperature conditions for five months.

Contrary to expectations that warming enhances nutrient availability and promotes acquisitive root traits, we observed a consistent shift toward conservative root strategies across all species. Specifically, specific root length (SRL), specific root area (SRA), and root nitrogen content decreased under warming, while root carbon content (RCC) and carbon-to-nitrogen (C:N) ratio increased. These unexpected shifts suggest that seedlings prioritized structural reinforcement and longevity over rapid nutrient acquisition, likely due to lower ammonium and nitrate availability. Remarkably, biomass overyielding occurred predominantly in functionally diverse species mixtures, especially under warming. Mixtures with complementary traits, notably spruce-birch and four-species combinations, significantly exceeded monoculture productivity. Conversely, mixtures of functionally similar species underperformed, highlighting the role of niche complementarity in maximizing productivity in warmer conditions. ECM colonization was unresponsive to warming and was strongly governed by species identity and community composition rather than temperature. Despite warming, EMC colonization did not drop. That suggests trees maintained their partnership and were still functionally relevant, even under changing conditions.

These results demonstrate that warming impacts plant productivity and trait expression in ways that challenge conventional ecological assumptions. In particular, they highlight that functionally diverse species mixtures, rather than species richness alone - can support higher productivity and stable symbiotic interactions under moderate warming conditions.

Klimatuppvärmning påverkar skogsekosystem på flera nivåer, särskilt genom att förändra växters produktivitet, konkurrensförhållanden och symbiotiska relationer under markytan. I denna studie undersöktes hur måttlig uppvärmning (+3 °C) påverkar finrots-egenskaper, biomassa och kolonisering av ektomykorrhizasvampar (ECM) hos boreala trädplantor av gran (Picea abies), tall (Pinus sylvestris), björk (Betula pendula) och sibirisk lärk (Larix sibirica). Plantorna odlades i både monokulturer och artblandningar i klimatkammare, med jord insamlad från norra Sverige, under fem månader vid antingen ambient eller förhöjd temperatur.

I motsats till förväntningarna att uppvärmning skulle öka tillgången på näringsämnen och gynna mer exploaterande rotstrategier, observerades i stället en konsekvent förskjutning mot konservativa rotstrategier hos samtliga arter. Särskilt minskade specifik rotlängd (SRL), specifik rotarea (SRA) och kvävehalt i rötter, medan rötternas kolhalt (RCC) och kol/kväve-kvot (C:N) ökade. Dessa oväntade förändringar tyder på att plantorna prioriterade strukturell hållbarhet och livslängd framför snabb näringsupptagning, troligen på grund av lägre tillgång på ammonium och nitrat. En anmärkningsvärd upptäckt var att biomassaökning, så kallad overyielding, främst uppstod i funktionellt olika artblandningar, särskilt under uppvärmning. Blandningar med kompletterande funktionella egenskaper - framför allt gran-björk och fyrartsblandningar, visade signifikant högre produktivitet än motsvarande monokulturer. Däremot presterade blandningar av funktionellt liknande arter sämre, vilket belyser vikten av nischkomplementaritet för att maximera tillväxt under ett varmare klimat. ECM-kolonisering påverkades inte nämnvärt av uppvärmning och styrdes i hög grad av artsammansättning och artidentitet snarare än temperatur. Trots uppvärmningen minskade inte EMC-koloniseringen. Det tyder på att träd behöll sitt partnerskap och fortfarande var funktionellt relevanta, även under förändrade förhållanden.

Resultaten visar att uppvärmning påverkar växters produktivitet och egenskaper på sätt som utmanar etablerade ekologiska antaganden. Särskilt framhävs att funktionellt olika artkombinationer snarare än artantal i sig, kan stödja både hög produktivitet och stabila symbiotiska interaktioner under måttlig klimatförändring.