Research Paper

Nutrient addition delivers growth advantage to Hydrilla verticillata over Vallisneria natans: a mesocosm study

L'ajout d'éléments nutritifs procure un avantage de croissance à Hydrilla verticillata par rapport à Vallisneria natans : une étude en mésocosme

¹ Department of Ecology and Institute of Hydrobiology, Jinan University, Guangzhou 510632, PR China
² State Key Laboratory of Lake Science and Environment, Nanjing Institute of Geography and Limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, PR China

^* Corresponding author: wetlandxfz@163.com

Abstract

Nutrient availability can affect both the morphology and the nutrient uptake strategies of submerged macrophytes, with different species responding differently to increases in nutrient levels. A 98-day mesocosm experiment was conducted to investigate the responses of co-cultured Hydrilla verticillata and Vallisneria natans to nutrient enrichments of 3.0 mg N/(L ∙ week) and 0.2 mg P/(L week), mimicking external loading. Water samples were collected every 2 weeks for measuring nutrient and total suspended solid (TSS) concentrations and biomass of phytoplankton (Chl a). Dry biomasses of roots and shoots of both species were measured at the end of the experiment. Results showed that under nutrient-enriched conditions, both species reduced the ratio of root to shoot growth and increased nutrient storage per unit of biomass. However, only H. verticillata exhibited enhanced growth and nutrient storage, as well as a lower root: shoot ratio and greater shoot biomass than seen in Vallisneria. Our findings demonstrate that nutrient enrichment of the water column can invoke morphological plasticity in both H. verticillata and V. natans, but when both species grow together, the growth advantage goes to the former.

Résumé

La disponibilité des éléments nutritifs peut influer à la fois sur la morphologie et sur les stratégies d'absorption des éléments nutritifs des macrophytes submergés, les différentes espèces réagissant différemment à l'augmentation des niveaux de nutriments. Une expérience en mésocosme de 98 jours a été menée pour étudier les réponses d'Hydrilla verticillata et de Vallisneria natans co-cultivées à des enrichissements nutritionnels de 3.0 mg N/(L ∙ semaine) et 0.2 mg P/(L ∙ semaine), imitant un apport externe. Des échantillons d'eau ont été prélevés toutes les deux semaines pour mesurer les concentrations de nutriments et de matières en suspension totales (MES) et la biomasse du phytoplancton (Chl a). Les biomasses sèches des racines et des pousses des deux espèces ont été mesurées à la fin de l'expérience. Les résultats ont montré que dans des conditions enrichies en nutriments, les deux espèces réduisaient le rapport entre la croissance des racines et celle des pousses et augmentaient le stockage des nutriments par unité de biomasse. Cependant, seule H. verticillata présentait une croissance et un stockage de nutriments améliorés, ainsi qu'un rapport racine:pousse et une biomasse de pousse plus importants que ceux observés chez Vallisneria. Nos résultats démontrent que l'enrichissement en éléments nutritifs de la colonne d'eau peut induire la plasticité morphologique chez H. verticillata et V. natans, mais que lorsque les deux espèces grandissent ensemble, l'avantage de la croissance va à la première.