Published December 12, 2022
| Version v1
Publication
Interactive effects of plant density and nitrogen availability on the biomass production and leaf stoichiometry of<i>Arabidopsis thaliana</i>
Creators
- 1. Institute of Botany
- 2. Chinese Academy of Sciences
- 3. Peking University
- 4. Beijing Forestry University
- 5. China Agricultural University
Description
Abstract Plant density and nitrogen (N) availability influence plant survival and nutrient use strategies, but the interaction between these two factors for plant growth and the balance of elements remains poorly addressed. Here, we conducted experimental manipulations using Arabidopsis thaliana, with the combination of four levels of plant density and four levels of N addition, and then examined the corresponding changes in plant biomass production (indicated by total plant biomass and biomass partitioning) and nutrient use strategies (indicated by leaf N and phosphorus (P) stoichiometry). The biomass–density relationship was regulated by N availability, with a negative pattern in low N availability but an asymptotic constant final yield pattern at high N availability. Excessive N addition reduced plant growth at low plant density, but this effect was alleviated by increasing plant density. The root to shoot biomass ratio increased with plant density at low N availability, but decreased at high N availability. N availability was more important than plant density in regulating leaf N and P stoichiometry, with the increasing leaf N concentration and decreasing leaf P concentration under increasing N addition, resulting in a negative scaling relationship between these two elemental concentrations. Our results show that N availability and plant density interactively regulate plant biomass production and leaf stoichiometry of A. thaliana, and highlight that the interactive effects of these two factors should be considered when predicting plant growth behaviour under intraspecific competitive environments in the context of nutrient changes.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تؤثر كثافة النبات وتوافر النيتروجين (N) على بقاء النبات واستراتيجيات استخدام المغذيات، ولكن لا يزال التفاعل بين هذين العاملين لنمو النبات وتوازن العناصر ضعيفًا. هنا، أجرينا عمليات معالجة تجريبية باستخدام أرابيدوبسيس ثاليانا، مع مزيج من أربعة مستويات من كثافة النبات وأربعة مستويات من إضافة N، ثم فحصنا التغييرات المقابلة في إنتاج الكتلة الحيوية النباتية (المشار إليها من خلال إجمالي الكتلة الحيوية النباتية وتقسيم الكتلة الحيوية) واستراتيجيات استخدام المغذيات (المشار إليها من قبل ورقة N والفوسفور (P) المتكافئة). تم تنظيم علاقة كثافة الكتلة الحيوية من خلال توفر N، مع وجود نمط سلبي في توفر N المنخفض ولكن نمط العائد النهائي الثابت المقارب عند توفر N العالي. أدى الإفراط في إضافة N إلى تقليل نمو النبات عند انخفاض كثافة النبات، ولكن تم تخفيف هذا التأثير من خلال زيادة كثافة النبات. زادت نسبة الجذر إلى الكتلة الحيوية مع كثافة النبات عند توفر النيتروجين المنخفض، ولكنها انخفضت عند توفر النيتروجين العالي. كان توفر N أكثر أهمية من كثافة النبات في تنظيم ورقة N و P المتكافئة، مع زيادة تركيز الورقة N وانخفاض تركيز الورقة P في ظل زيادة N، مما أدى إلى علاقة تحجيم سلبية بين هذين التركيزين العنصريين. تظهر نتائجنا أن توفر N وكثافة النبات ينظمان بشكل تفاعلي إنتاج الكتلة الحيوية النباتية وقياس تكافؤ الأوراق لـ A. thaliana، ويسلطان الضوء على أنه يجب مراعاة التأثيرات التفاعلية لهذين العاملين عند التنبؤ بسلوك نمو النبات في ظل بيئات تنافسية داخل النوع في سياق التغيرات الغذائية.Translated Description (French)
Résumé La densité des plantes et la disponibilité de l'azote (N) influencent les stratégies de survie des plantes et d'utilisation des nutriments, mais l'interaction entre ces deux facteurs pour la croissance des plantes et l'équilibre des éléments reste mal traitée. Ici, nous avons mené des manipulations expérimentales en utilisant Arabidopsis thaliana, avec la combinaison de quatre niveaux de densité végétale et de quatre niveaux d'addition d'azote, puis nous avons examiné les changements correspondants dans la production de biomasse végétale (indiqués par la biomasse végétale totale et la partition de la biomasse) et les stratégies d'utilisation des nutriments (indiquées par la stœchiométrie de l'azote foliaire et du phosphore (P)). La relation biomasse-densité a été régulée par la disponibilité de l'azote, avec un modèle négatif de faible disponibilité de l'azote mais un modèle de rendement final constant asymptotique à haute disponibilité de l'azote. Une addition excessive d'azote a réduit la croissance des plantes à faible densité, mais cet effet a été atténué par l'augmentation de la densité des plantes. Le rapport de la biomasse de la racine à la pousse a augmenté avec la densité de la plante à une faible disponibilité en azote, mais a diminué à une disponibilité élevée en azote. La disponibilité de l'azote était plus importante que la densité de la plante dans la régulation de la stœchiométrie de l'azote et du phosphore foliaires, avec l'augmentation de la concentration d'azote foliaire et la diminution de la concentration de phosphore foliaire sous l'augmentation de l'addition d'azote, entraînant une relation d'échelle négative entre ces deux concentrations élémentaires. Nos résultats montrent que la disponibilité de l'azote et la densité végétale régulent de manière interactive la production de biomasse végétale et la stœchiométrie foliaire d'A. thaliana, et soulignent que les effets interactifs de ces deux facteurs doivent être pris en compte lors de la prédiction du comportement de croissance des plantes dans des environnements compétitifs intraspécifiques dans le contexte des changements de nutriments.Translated Description (Spanish)
Resumen La densidad de las plantas y la disponibilidad de nitrógeno (N) influyen en la supervivencia de las plantas y las estrategias de uso de nutrientes, pero la interacción entre estos dos factores para el crecimiento de las plantas y el equilibrio de los elementos sigue siendo poco abordada. Aquí, realizamos manipulaciones experimentales utilizando Arabidopsis thaliana, con la combinación de cuatro niveles de densidad vegetal y cuatro niveles de adición de N, y luego examinamos los cambios correspondientes en la producción de biomasa vegetal (indicados por la biomasa vegetal total y la partición de biomasa) y las estrategias de uso de nutrientes (indicadas por la estequiometría de la hoja N y el fósforo (P)). La relación biomasa-densidad fue regulada por la disponibilidad de N, con un patrón negativo en baja disponibilidad de N pero un patrón de rendimiento final constante asintótico en alta disponibilidad de N. La adición excesiva de N redujo el crecimiento de las plantas a baja densidad de plantas, pero este efecto se alivió al aumentar la densidad de las plantas. La proporción de biomasa de raíz a brote aumentó con la densidad de la planta a baja disponibilidad de N, pero disminuyó a alta disponibilidad de N. La disponibilidad de N fue más importante que la densidad de la planta en la regulación de la estequiometría de N y P de la hoja, con el aumento de la concentración de N de la hoja y la disminución de la concentración de P de la hoja con el aumento de la adición de N, lo que resultó en una relación de escala negativa entre estas dos concentraciones elementales. Nuestros resultados muestran que la disponibilidad de N y la densidad de plantas regulan de forma interactiva la producción de biomasa vegetal y la estequiometría foliar de A. thaliana, y destacan que los efectos interactivos de estos dos factores deben tenerse en cuenta al predecir el comportamiento del crecimiento de las plantas en entornos competitivos intraespecíficos en el contexto de los cambios de nutrientes.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التأثيرات التفاعلية لكثافة النبات وتوافر النيتروجين على إنتاج الكتلة الحيوية والقياس المتكافئ للأوراق<i> لأرابيدوبسيس ثاليانا</i>
- Translated title (French)
- Effets interactifs de la densité végétale et de la disponibilité de l'azote sur la production de biomasse et la stœchiométrie foliaire d'<i>Arabidopsis thaliana</i>
- Translated title (Spanish)
- Efectos interactivos de la densidad vegetal y la disponibilidad de nitrógeno en la producción de biomasa y la estequiometría foliar de<i>Arabidopsis thaliana</i>
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4311309765
- DOI
- 10.1093/jpe/rtac101
References
- https://openalex.org/W1211655637
- https://openalex.org/W1527862189
- https://openalex.org/W1946277022
- https://openalex.org/W1979590043
- https://openalex.org/W1984216839
- https://openalex.org/W2014088742
- https://openalex.org/W2016107313
- https://openalex.org/W2021773146
- https://openalex.org/W2056581871
- https://openalex.org/W2074885508
- https://openalex.org/W2078953155
- https://openalex.org/W2087264188
- https://openalex.org/W2100210065
- https://openalex.org/W2100555489
- https://openalex.org/W2119550458
- https://openalex.org/W2126855816
- https://openalex.org/W2134199200
- https://openalex.org/W2136589293
- https://openalex.org/W2140280571
- https://openalex.org/W2141484921
- https://openalex.org/W2150266238
- https://openalex.org/W2153604500
- https://openalex.org/W2159580754
- https://openalex.org/W2164087962
- https://openalex.org/W2360934000
- https://openalex.org/W2465046129
- https://openalex.org/W2582743722
- https://openalex.org/W2597227756
- https://openalex.org/W2606113750
- https://openalex.org/W2620239062
- https://openalex.org/W262869635
- https://openalex.org/W2768021544
- https://openalex.org/W2775265375
- https://openalex.org/W2891992045
- https://openalex.org/W2892420811
- https://openalex.org/W2934893739
- https://openalex.org/W2946430411
- https://openalex.org/W2959515423
- https://openalex.org/W3004928888
- https://openalex.org/W3111778646
- https://openalex.org/W3114022059
- https://openalex.org/W3132612730
- https://openalex.org/W3153897880
- https://openalex.org/W3182807348
- https://openalex.org/W3206418693
- https://openalex.org/W3216089686
- https://openalex.org/W4300434900