Applicability of unidimensional soil particle size distribution characteristics to plant ecology

• Autorzy: Czerwinski M. , Kaliszewski G.

Warianty tytułu

PL

Przydatność jednoliczbowych wskaźników rozkładu granulometrycznego gleby w ekologii roślin

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The subject of the research was unidimensional indices (characteristics) of mineral soil particle size distribution: mass fractal dimension of soil particle size distribution, grain-size distribution index, mean particle diameter and the product of the two latter. Among the four above-mentioned indices, the three former are known from previous studies and the latter was proposed by the authors. The work is an attempt to answer the question which of these indices best describes the granulometric composition of mineral soils as a factor differentiating the species composition of vegetation. The experimental area was a one hectare fallow composed of soils of five different tex-tural classes. The ruderal plant cover of the fallow was mechanically destroyed and several dozen semi-natural grassland species were sown on bare soil. The seeds were thoroughly mixed and evenly distributed over the entire experimental area. Then, 39 permanent plots were regularly deployed across the experimental area. In the following year, the frequency of the emerging seedlings and juveniles of the sown plant species was estimated and the texture of the soil surface layer was ana-lysed in the permanent plots. Statistical analysis performed by fuzzy set ordination method indicated that the product of grain-size distribution index and mean particle diameter is the most appropriate unidimensional granulometric characteristic of the soil particle size distribution as a plant commu-nity assembly driver.

PL

Przedmiotem pracy są jednoliczbowe wskaźniki (charakterystyki) rozkładu granulometrycznego gleby mineralnej: masowy wymiar fraktalny rozkładu granulometrycznego, średnia statystycznie średnica cząstek, wskaźnik uziarnienia oraz iloczyn średniej statystycznie średnicy cząstek przez wskaźnik uziarnienia. Pierwsze trzy z czterech ww. wskaźników są znane z dotychczasowej litera-tury, zaś ostatni został zaproponowany przez autorów. Praca stanowi próbę odpowiedzi na pytanie, które z tych wskaźników najlepiej opisują skład granulometryczny gleby mineralnej jako czynnik różnicujący kompozycję gatunkową szaty roślinnej. Obiekt doświadczalny stanowił odłóg o areale 1 ha, obejmujący gleby z pięciu różnych podgrup granulometrycznych. Na odłogu mechanicznie zniszczono synantropijną szatę roślinną, a na nagą glebę wysiano nasiona kilkudziesięciu gatunków roślin łąkowych i murawowych. Wysiewane nasiona były dokładnie zmieszane i zostały równomiernie rozprowadzone na całej powierzchni obiektu doświadczalnego. Na odłogu rozmieszczono regularnie 39 stałych poletek, a w ko-lejnym roku oszacowano na nich frekwencję siewek wysianych gatunków roślin i oznaczono rozkład granulometryczny wierzchniej warstwy gleby. Test statystyczny przeprowadzony metodą porządkowania rozmytego wykazał, że najbardziej odpowiednią jednoliczbową charakterystyką rozkładu granulometrycznego gleby jako czynnika fitoekologicznego jest zaproponowany przez autorów iloczyn średniej statystycznie średnicy cząstek przez wskaźnik uziarnienia.

Słowa kluczowe

EN

plant ecology; soil particle; particle size distribution; grain size distribution; granulometric composition; soil graining; soil surface layer; seedling; seedling emergence; statistical test; fuzzy set; field experiment

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Agrophysica
• Rocznik: 2013
• Tom: 20
• Numer: 1
• Opis fizyczny: p.53-68,ref.

Twórcy

autor

Czerwinski M.

• Institute of Technology and Life Sciences, Falenty, Al.Hrabska 3, 05-090 Raszyn, Poland

autor

Kaliszewski G.

• Institute of Technology and Life Sciences, Falenty, Al.Hrabska 3, 05-090 Raszyn, Poland

Bibliografia

• Anderson M.J., Crist T. O., Chase M.J., Vellend M., Inouye B.D., Freestone A.L., Sanders N.J., Cornell H.V., Comita L.S., Davies K.F., Harrison S.P., Kraft J.B., Stegen J.C., Swenson N.G. , 2011. Navigating the multiple meanings of β diversity: a roadmap for the practicing ecologist. Ecology Letters, 14 (1), 19-28.
• Bittelli M.S., Campbell G.S., Flury M., 1999. Characterization of Particle-Size Distribution in Soils with a Fragmentation Model. Soil Science Society of America Journal, 63, 782-788.
• BN-78/9180-11. 1979. Mineral soils and formations. Division into fractions and particle size groups (in Polish).
• Borysławski Z., 1991. Fuzzy set theory application in plant ecology (in Polish). Wiadomości Botaniczne, 35 (3/4), 3-15.
• Dzwonko Z., 2007. A guide to phytosociological studies (in Polish). Sorus; Instytut Botaniki Uniwersytetu Jagiellońskiego, Poznań - Kraków.
• Giesel W., Renger M., Strebel O., 1972. Berechnung des kapillaren Aufstiegs aus der Grundwasser in der Warzelraum unter stationaren Bedingungen. Zeitschrift für Pflanzenernährung und Bodenkunde, 132 (1), 9.
• Gui D., Lei J., Zeng F., Runge M., Mu G., Yang F., Zhu J., 2010. Ordination as a tool to characterize soil particle size distribution, applied to an elevation gradient at the north slope of the Middle Kunlun Mountains. Geoderma, 158 (3-4), 352-358.
• Legendre P., Gallagher E.D, 2001. Ecologically meaningful transformations for ordination of species data. Oecologia, 129, 271-280.
• Liu X., Zhang G., Heathman G., Wang Y., Huang C., 2009. Fractal features of soil particle-size dis-tribution as affected by plant communities in the forested region of Mountain Yimeng, China. Geoderma, 154 (1-2), 123-130.
• Mandelbrot B., 1982. The Fractal Geometry of Nature. First edition. W. H. Freeman and Company, San Francisco.
• PN-R-04032:1998. Mineral soils and formations. Sampling and determination of particle size distri-bution (in Polish).
• Polish Society of Soil Science, 2008. Classification of granularity of soils (in Polish), PTG 2008. Downloaded November 2, 2011 (http://www.ptg.sggw.pl/uziarnienie.htm).
• Roberts D., 2008. R Labs for Vegetation Ecologists. Downloaded December 2, 2011 (http:// ecol-ogy.msu.montana.edu/labdsv/R/).
• Ryżak M., Bartmiński P., Bieganowski A., 2009. Methods for the determination of particle size dis-tribution of mineral soils (in Polish). Acta Agrophysica, Rozprawy i Monografie, nr 4.
• Soil Survey Staff, 1999. Soil taxonomy: a basic system of soil classification for making and inter-preting soil surveys. Second edition. United States Department of Agriculture, Natural Re-sources Conservation Service, Washington.
• Turcotte D.L., 1986. Fractals and Fragmentation. Journal of Geophysical Research, 91, 1921-1926.
• Tyler S.W. , Wheatcraft S. W., 1992. Fractal Scaling of Soil Particle-Size Distributions: Analysis and Limitations. Soil Science Society of America Journal, 56 (2), 362-369.
• Walczak R.T., 1984. Model studies of the relationship of water retention to the parameters of solid phase of soil (in Polish). Zakład Narodowy im. Ossolińskich, Wrocław.
• Zarzycki K., Trzcińska-Tacik H., Różański W., Szeląg Z., Wołek J., Korzeniak U., 2002. Ecological indicator values of vascular plants of Poland. Ekologiczne liczby wskaźnikowe roślin naczyniowych Polski. In: Mirek Z. (ed.), Biodiversity of Poland. Vol. 2. Instytut Botaniki im. W. Szafera PAN, Kraków.

Uwagi

PL

Rekord w opracowaniu