Inverse effects of soil moisture and litter quality on litter decomposition along a gradient from hyper-arid to temperate climate

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  • Litter decomposition, a key component of the global carbon cycle, is greatly affected by climate. Our current understanding of climate change effects on decomposition stems from (1) spatial observational studies along climate gradients, where direct and indirect effects of climate on litter decomposition are confounded; (2) reciprocal litter translocations and common garden experiments, where biotic interactions are disrupted; or (3) manipulation experiments, which can be less realistic than observational studies. Experimental studies combining all of the above mentioned methods can separate indirect from direct climate effects on decomposition, as the confounding effects of one method can be explained with another method. Additionally, this setup can directly test if observations along a spatial gradient can predict responses to climate change, that is the validity of the space-for-time approach. However, studies combining the different methods are still scarce. We combined a pronounced climate gradient, large- and small-scale reciprocal litter translocations (local litter and standard litter, i.e. tea), and in situ precipitation manipulation for studying soil moisture effects on litter decomposition. All our experiments (translocation of litter and tea across the gradient, slope comparisons within sites and rainfall exclusions) indicated positive direct effects of climate on litter decomposition. However, as local litter quality decreased with increasing precipitation, litter from species of the drier sites decomposed quicker than litter from species of the wetter sites across the gradient. In other words, while the direct effects of climate favoured litter decomposition in wetter sites, its indirect effect (i.e. litter quality) favoured the decomposition of litter from species of the drier sites within each site. Synthesis: Our results highlight the need for experimental evidence from reciprocal translocations and climate manipulations in litter decomposition studies as they indicate that space cannot always substitute for time. Such evidence would improve predictions of models of the global carbon cycle that include interactions between climate and vegetation. La descomposici & oacute;n de la hojarasca, un componente clave del ciclo global del carbono, depende fuertemente de las condiciones clim & aacute;ticas. Los efectos del cambio clim & aacute;tico sobre la descomposici & oacute;n han sido estudiados en (1) estudios observacionales a lo largo de gradientes clim & aacute;ticos, en los que se confunden los efectos clim & aacute;ticos directos e indirectos sobre la descomposici & oacute;n de la hojarasca; (2) translocaciones rec & iacute;procas de hojarasca y experimentos en jardines comunes, en los que se interrumpen las interacciones bi & oacute;ticas; o (3) experimentos de manipulaci & oacute;n, que pueden ser menos realistas que los estudios de observaci & oacute;n. Estudios que combinen todas estas aproximaciones pueden separar los efectos clim & aacute;ticos indirectos de los directos, ya que las variables de confusi & oacute;n de un m & eacute;todo pueden explicarse con otro m & eacute;todo. Esta configuraci & oacute;n permite adem & aacute;s comprobar directamente si las observaciones a lo largo de un gradiente espacial pueden predecir las respuestas al cambio clim & aacute;tico, es decir, la validez del enfoque 'space-for-time' (i.e. inferir cambios temporales via cambios espaciales). Sin embargo, los estudios que combinan estos diferentes enfoques son todav & iacute;a escasos. En este estudio, combinamos un marcado gradiente clim & aacute;tico, translocaciones rec & iacute;procas de hojarasca (hojarasca local y t & eacute;) a larga y peque & ntilde;a escala, y manipulaci & oacute;n in situ de las precipitaciones para estudiar los efectos de la humedad del suelo sobre la descomposici & oacute;n de la hojarasca. Todos nuestros experimentos (traslocaci & oacute;n de hojarasca y t & eacute; a lo largo del gradiente, comparaciones de exposici & oacute;n dentro de los sitios y exclusi & oacute;n de precipitaciones) indicaron efectos directos positivos del clima sobre la descomposici & oacute;n de la hojarasca, es decir, la descomposici & oacute;n aument & oacute; con el aumento de las precipitaciones. Sin embargo, dado que la calidad de la hojarasca local disminuy & oacute; con el aumento de las precipitaciones, la hojarasca de las especies de los sitios m & aacute;s secos se descompuso m & aacute;s r & aacute;pidamente que la hojarasca de las especies de los sitios m & aacute;s h & uacute;medos a lo largo del gradiente. En otras palabras, si bien los efectos directos del clima favorecieron la descomposici & oacute;n de la hojarasca en los sitios m & aacute;s h & uacute;medos, su efecto indirecto (es decir, la calidad de la hojarasca) favoreci & oacute; la descomposici & oacute;n de la hojarasca de las especies provenientes de los sitios m & aacute;s secos en cada uno de los otros sitios. S & iacute;ntesis: Nuestros resultados destacan la necesidad de pruebas experimentales de translocaciones rec & iacute;procas y manipulaciones clim & aacute;ticas en los estudios de descomposici & oacute;n de la hojarasca, ya que el gradiente espacial no siempre puede sustituir al tiempo. Tales pruebas mejorar & iacute;an las predicciones de los modelos del ciclo global del carbono que incluyen interacciones entre clima y vegetaci & oacute;n.