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Abstract

Roots play a critical role in carbon storage, carbon cycling, and resource acquisition in dryland ecosystems, yet their distribution and production patterns are poorly understood. We aimed to compare the vertical and horizontal distribution of roots of the dominant plant functional types across 3 dryland ecosystems in the western Great Plains of the United States. We collected consecutive soil cores from directly under plants to 29 cm away from the center of plant individuals (horizontal plane), to a 20-cm depth (vertical plane). Across the 3 ecosystem types, grass root biomass decreased with depth and, for the sagebrush steppe, at a distance beyond 6.5 cm from the center of the plant. At the 10–20 cm depth increment, there was no horizontal pattern in root biomass. Uniformity in root biomass in the 10–20 cm depth and at distances >6.5 cm from the plant center is best explained by the overlap of roots of individual and neighboring plants to maximize belowground resource uptake. There was much lower root biomass in the surface 20 cm adjacent to shrubs than adjacent to grasses in the sagebrush steppe, and while grass root biomass decreased significantly with depth and distance as described above, shrub roots were uniform in both planes. Our study confirms that root distribution in drylands differs among plant functional types, with grasses exploiting surface soils both horizontally and vertically to capitalize on surface resources, and shrubs capitalizing less on those resources.


Las raíces desempeñan un papel fundamental en el almacenamiento de carbono, en el ciclo y en la adquisición de recursos en los ecosistemas de tierras áridas, aunque sus patrones de distribución y producción sean poco conocidos. Nuestro objetivo fue comparar la distribución vertical y horizontal de las raíces de plantas dominantes en tres ecosistemas de tierras áridas en las Grandes Llanuras occidentales de Estados Unidos. Recolectamos núcleos de suelo consecutivo extraídos debajo de las plantas a 29 cm del centro de las plantas (plano horizontal) y a 20 cm de profundidad (plano vertical). En los 3 tipos de ecosistemas, la biomasa radicular del pasto disminuyó con la profundidad y, en el caso de la estepa de la artemisa, a una distancia de más de 6.5 cm del centro de la planta. Cuando la profundidad aumentó de 10 a 20 cm no se encontró un patrón horizontal en la biomasa radicular. La uniformidad en la biomasa radicular a una profundidad de 10 a 20 cm y a distancias superiores a 6.5 cm desde el centro de la planta se explica mejor por la superposición de raíces de plantas individuales y vecinas que maximizan la captación de recursos subterráneos. La biomasa radicular fue mucho menor en la superficie cuya distancia a los arbustos adyacentes fue de 20 cm que las adyacentes a los pastos de la estepa de artemisa. Mientras que la biomasa de la hierba disminuyó significativamente con la profundidad y la distancia como se describió anteriormente, las raíces de los arbustos fueron uniformes en ambos planos. Nuestro estudio confirma que la distribución radicular en las tierras áridas difiere entre los tipos funcionales de las plantas, donde los pastos explotan las superficies de los suelos tanto horizontal como verticalmente para aprovechar los recursos superficiales, y los arbustos explotan menos tales recursos.

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