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Keywords:

  • fertilization;
  • grazing;
  • Kalahari Transect;
  • Namibia;
  • nitrogen;
  • phosphorus;
  • savannah

Abstract

Savannahs cover more than 40% of Africa and provide a variety of important ecosystem services. Their productivity is constrained by disturbance and limiting resources. In southern Africa, fine-leaf savannahs typical of arid environments are known for being richer in nutrients than broad-leaf mesic savannahs. However, despite numerous recent studies on the dynamics of southern African savannahs, the interplay between water and nutrient limitations remains poorly investigated in these systems. To better understand the interactions between water, nutrients (N and P in this manuscript) and grazing on the productivity of grasses and trees in fine-leaf savannah ecosystems, a fertilization experiment with controlled grazing was conducted at two sites with different mean annual rainfall in Namibia. The experiment demonstrated that the vegetation at the drier site may not be nutrient-limited (N, P or N + P). At the wetter site, however, vegetation showed significant response to nutrient addition. Grasses exhibited N limitation and trees exhibited P limitation. This experiment also showed that grazing reduces the overall grass biomass, but may not modify the response to nutrient treatments. The results indicated a switch from water to nutrient limitation between dry and wet sites and demonstrated different tree and grass responses to nutrient additions.

Résumé

La savane couvre plus de 40% de l'Afrique et fournit toute une variété de services écosystémiques. Sa productivité est restreinte par des perturbations et par des ressources limitées. Dans le sud de l'Afrique, les savanes à plantes longifoliées, typiques des environnements arides, sont connues pour être plus riches en nutriments que les savanes mésiques à plantes latifoliées. Cependant, malgré les nombreuses études récentes sur la dynamique des savanes d'Afrique australe, l'interaction entre les limitations d'eau et de nutriments reste peu étudiée dans ces systèmes. Afin de mieux comprendre les interactions entre l'eau, les nutriments (N et P dans ce manuscrit) et le pâturage sur la productivité d'herbe et d'arbres dans les écosystèmes de savane à feuillage étroit, nous avons réalisé en Namibie une expérience de fertilisation avec contrôle du pâturage sur deux sites ayant une pluviosité annuelle moyenne différente. L'expérience a montré que la végétation du site le plus sec pourrait ne pas être limitée par les nutriments (N, P, ou N + P). Sur le site plus humide, cependant, la végétation montrait une réponse significative à l'apport de nutriments. Les herbes présentaient une limitation en azote et les arbres une limitation en phosphore. Cette expérience a aussi montré que le pâturage réduit la biomasse herbeuse globale, mais pourrait ne pas modifier la réponse aux traitements par nutriments. Les résultats indiquaient un glissement d'une limitation par l'eau à une limitation par les nutriments entre les sites plus arides et les plus humides et montraient une réponse différente des arbres et des herbes à l'addition de nutriments.