The role of carbon, nitrogen, and phosphorus in leaf decomposition mediated by aquatic fungi

Abstract

The aquatic microbial decomposition of leaf litter has been the subject of many field studies throughout the world. However, field experiments cannot always separate the effects of the multiple biotic and abiotic factors involved in the process. In this laboratory experiment, we controlled the abiotic factors and the fungal decomposer community during decomposition of alder, oak and eucalypt leaf litter in order to determine if variation in leaf carbon, nitrogen and phosphorus (CNP) ratios during decomposition was similar among the three species. Initial CNP values differed among the three species with alder being the richest (C:N = 16, C:P = 903, N:P = 57) and oak being the poorest (C:N = 55, C:P = 1779, N:P = 32) species. In all leaf species, nitrogen was immobilized during decomposition (final < initial C:N ratios), while phosphorus was released (final > initial C:P ratios). Final CNP values were lowest in alder (C:N = 11, C:P = 2495, N:P = 224) but there was a change in the ranking of oak and eucalypt regarding nutrient contents. Leaf species were similar regarding the variation in C:N (final/initial = 0.7 to 0.8) but C:P and N:P increased more in eucalypt and oak than in alder (final/initial C:P = 5.9, 3.9 and 2.8, final/initial N:P = 7.5, 4.7, 3.9, respectively for eucalypt, oak and alder). The lowest decrease in P of alder leaves may explain the highest mass loss observed in this species, most probably due to a higher fungal colonization despite the controlled fungal decomposer community. In conclusion, CNP ratio in leaves seems to determine the fungal-mediated mass loss of leaf litter.

La descomposición microbiana acuática de la hojarasca ha sido objeto de muchos estudios de campo en todo el mundo. Sin embargo, en los experimentos de campo es imposible separar los efectos de los múltiples factores bióticos y abióticos involucrados en el proceso. En este experimento de laboratorio, controlamos los factores abióticos y la comunidad de hifomicetos acuáticos durante la descomposicion de hojarasca de aliso, roble y eucalipto para determinar si la variación en los cocientes de carbono, nitrógeno y fósforo (CNP) durante la descomposición fue similar entre los tres especies. Los valores iniciales de CNP difirieron entre las tres especies con el aliso siendo el más rico (C:N = 16, C:P = 903, N:P = 57) y el roble siendo el más pobre (C:N = 55, C:P = 1779, N:P = 32). En todas las especies foliares, el nitrógeno fue inmovilizado durante la descomposición (C:N final < inicial), mientras que el fósforo fue liberado (C:P final > inicial). Los valores finales de CNP fueron los más bajos en aliso (C:N = 11, C:P = 2495, N:P = 224) pero hubo un cambio en el ranking de roble y eucalipto con respecto a los contenidos de nutrientes. Las especies foliares fueron similares con respecto a la variación en C:N (final/inicial = 0.7 a 0.8) pero C:P y N:P aumentaron más en eucalipto y roble que en aliso (final/inicial C:P = 5.9, 3.9 y 2.8, final/inicial N:P = 7.5, 4.7 y 3.9, respectivamente para eucalipto, roble y aliso). La disminución más baja en P de las hojas del aliso puede explicar la pérdida de masa más alta observada en esta especie, lo más probablemente debido a una colonización de hongos más alta a pesar de la comunidad fúngica controlada. En conclusión, los cocientes CNP en las hojas parecen determinar su destino durante la descomposición.