Climate-driven shifts in plant-soil feedback of a perennial grass species

Plant-soil feedback (PSF) plays a key role in determining the composition of plant communities, and understanding the impact of the ongoing climate change on PSF is thus crucial for predicting the consequences of climate change for ecosystems. Here, we conducted a growth-chamber experiment to examine possible climate-driven shifts in PSF of a perennial grass, Festuca rubra, originating from two climatically distinct sites, by using all factorial combinations of soil biota origin, plant origin, and cultivation climate. Soil biota generated more negative PSF effects when grown under the climatic conditions of their origin. This observation suggests that soil biota, especially soil pathogens, are well adapted to their local climate, exhibiting greater efficiency in suppressing plant growth within their climatic conditions. All plants, regardless of their origin, exhibited less negative PSF (expressed as relative performance in live vs. sterilized soil) when grown under warmer climate than under colder climate, likely due to positive effects of increased activity of soil decomposers and enhanced nutrient cycling. Plants showed negative PSF when grown with local soil biota under home climate, and the negative PSF disappeared when plants were grown with foreign biota or in away climates. This suggests that any disruption of the established plant-soil-climate interactions may lead to the release of plants from negative PSF, potentially destabilizing plant communities. Synthesis. Our results highlight the adaptions of soil biota to their native climate as key drivers of plant-soil feedback interactions and suggest that climate change could significantly alter these interactions, potentially leading to new plant community dynamics. These findings emphasize the need for further investigations to unravel the mechanisms driving these responses and evaluate their consequences for ecosystem resilience in the face of climate change. Zpě tná vazba mezi rostlinami a pů dou (plant-soil feedback, PSF) hraje klíč ovou roli př i urč ová ní slož ení rostlinný ch společ enstev. Porozumě ní dopadů m probí hají cí klimatické změ ny na PSF je proto zá sadní pro př edpověď dů sledků klimatický ch změ n na ekosysté my. Zde jsme provedli experiment v rů stové komoř e a zkoumali změ ny PSF vyvolané klimatem u vytrvalé trá vy Festuca rubra pochá zejí cí ze dvou klimaticky odliš ný ch lokalit. Použ ili jsme vš echny kombinace faktorů - pů vod rostlin, pů vod pů dní bioty a kultivač ní klima. Pů dní biota vykazovala vý razně ji negativní PSF, když rostla ve své m domá cí m klimatu. Toto zjiš tě ní naznač uje, ž e pů dní biota, a zejmé na pů dní patogeny, jsou dobř e př izpů sobeny své mu mí stní mu klimatu a úč inně ji omezují rů st rostlin ve svý ch preferovaný ch klimatický ch podmí nká ch. Vš echny rostliny, bez ohledu na jejich pů vod, vykazovaly mé ně negativní PSF (vyjá dř eno jako relativní rů st v ž ivé vs. sterilizované pů dě) př i pě stová ní v teplejší m klimatu ve srovná ní s chladně jší m klimatem, pravdě podobně kvů li pozitivní m úč inků m zvýš ené aktivity pů dní ch rozkladačů a urychlené ho kolobě hu ž ivin. Rostliny vykazovaly negativní PSF, když rostly s pů vodní pů dní biotou v pů vodní m klimatu, a tento negativní PSF zmizel, když byly rostliny pě stová ny s cizí pů dní biotou nebo v cizí m klimatu. To naznač uje, ž e jaké koli naruš ení zavedený ch interakcí mezi rostlinami, pů dou a klimatem můž e vé st k uvolně ní rostlin z negativní ho PSF a potenciá lní destabilizaci rostlinný ch společ enstev. Shrnutí. Naš e vý sledky zdů razň ují př izpů sobení pů dní bioty jejich domá cí mu klimatu jako klíč ové faktory PSF a naznač ují, ž e změ na klimatu by mohla vý znamně ovlivnit tyto interakce, což by mohlo vé st k nové dynamice v rostlinný ch společ enstvech. Tato zjiš tě ní podtrhují potř ebu další ho vý zkumu mechanismů, které ří dí tyto interakce, a jejich dů sledků pro odolnost ekosysté mů v kontextu klimatické změ ny.