Relict seed bank of dolomite grasslands in the soil of Pinus nigra plantations

Authors

  • Péter Csontos MTA-ELTE Research Group in Theoretical Biology and Ecology, H-1117 Budapest, Pázmány P. sétány 1/c., Hungary

DOI:

https://doi.org/10.56617/tl.4367

Keywords:

dolomite grassland, habitat restoration, pine plantation, seed bank, seed longevity

Abstract

Following the decline of pasturing, large Pinus nigra plantations were established on the dolomite slopes of the Hungarian Central Range. In the latest decades of the 20th century the nature conservation approach became stronger, thus resulting an increased effort to remove the alien Pinus nigra from the landscape and to support grassland restoration on steep slopes of dolomite hills. Soil seed bank could be a useful source in vegetation restoration, therefore in this study relict seed bank of grassland vegetation in the soil of pine plantations was investigated.
Soil samples were collected from 45–50 years old pine plantations at two study sites (Ördög-torony and Fehér-hegy) in the Budai Mountains. From each site 17 500 cm3 soil was taken from the upper 6 cm soil layer, then the samples were exposed to germination in an unheated green-house for seven months.
Number of species recorded from the seed bank was 18 at Ördög-torony and 13 at Fehér-hegy, whereas seed density was 105.6 seed/m2 and 66 seed/m2, respectively. Three major groups were distinguished in the species pool of the seed bank: 1) species of dolomite grasslands (43%), 2) species of other natural or semi- natural vegetation types (18%) and 3) weeds or alien species (39%). Regarding the group of dolomite grassland species, long-term persistent seed bank type was proved for Campanula sibirica, Colutea arborescens, Filipendula vulgaris, Polygala amara, Teucrium chamaedrys and Viola rupestris.
From the results the following major conclusions can be drawn. i) In the vegetation of dolomite grasslands relatively few species maintain persistent seed bank, thus the survival for several decades in the soil of pine plantations is exceptional, rather than rule. Among the dominant species long term persistence was not detected. ii) Therefore, in the restoration plan of these grasslands additional sowing of dominant species (especially the matrix grasses) is suggested to promote and accelerate natural succession. iii) Beside species group 1, weeds (group 3) can also play an important role in the restoration of dolomite grasslands. That is, they produce a considerable vegetation cover within short time (in the very beginning stage of succession), thus reducing soil erosion on the steep slopes, and later – as being week competitors and less tolerating abiotic stresses than the obligate dolomite grassland species – they decline naturally, after few years.

Author Biography

  • Péter Csontos, MTA-ELTE Research Group in Theoretical Biology and Ecology, H-1117 Budapest, Pázmány P. sétány 1/c., Hungary

    cspeter@ludens.elte.hu

References

Bakker J. P., Poschlod P., Strykstra R. J., Bekker R. M., Thompson K. 1996: Seed banks and seed dispersal: important topics in restoration ecology. Acta Bot. Neerl. 45: 461-490. https://doi.org/10.1111/j.1438-8677.1996.tb00806.x

Balogh L. 2003: Az adventív-terminológia s.l. négynyelvű segédszótára, egyben javaslat egyes szakszavak magyar megfelelőinek használatára. Bot. Közlem. 90: 65-93.

Bartha S., Rédei T., Szollát Gy., Bódis J., Mucina L. 1998: Északi és déli kitettségű dolomitsziklagyepek térbeli mintázatainak összehasonlítása. In: Csontos P. (szerk.): Sziklagyepek szünbotanikai kutatása. Scientia, Budapest. pp: 159-182

Baskin C. C., Baskin J. M. 1998: Seeds: ecology, biogeography, and evolution of dormancy and germination. Academic Press, San Diego.

Borhidi A. 1956: Feketefenyveseink társulási viszonyai. Bot. Közlem. 46: 275-285.

Borhidi A. 1995: Social behaviour types, the naturalness and relative ecological indicator values of the higher plants in the Hungarian flora. Acta Bot. Hung. 39: 97-181.

Bódis J. 1993: A feketefenyő hatása nyílt dolomit sziklagyepre. I. Texturális változások. Bot. Közlem. 80: 129-139.

Centeri Cs. 2002: The role of vegetation cover in the control of soil erosion on the Tihany peninsula. Acta Bot. Hung. 44: 285-295. https://doi.org/10.1556/ABot.44.2002.3-4.7

Csapody V. 1968: Keimlingsbestimmungsbuch der Dicotyledonen. Akadémiai Kiadó, Budapest.

Cseresnyés I., Csontos P. 2004: Feketefenyvesek tűzveszélyességi viszonyainak elemzése McArthur modelljével. Tájökológiai Lapok 2: 231-252.

Cseresnyés I., Bózsing E., Csontos P. 2003: Erdei avar mennyiségének változása dolomitra telepített feketefenyvesekben. Természetvédelmi Közlemények 10: 37-49.

Cseresnyés I., Csontos P., Bózsing E. 2006: Stand age influence on litter mass of Pinus nigra plantations on dolomite hills in Hungary. Canadian Journal of Botany 84: 363-370. https://doi.org/10.1139/b06-003

Csiszár Á. 2004: Adatok a magyar flóra fajainak magbank típus szerinti minősítéséhez. Tájökológiai Lapok 2: 219-299.

Csontos P., Lőkös L. 1992: Védett edényes fajok térbeli eloszlás-vizsgálata a Budai-hg. dolomitvidékén. - Szünbotanikai alapozás, természetvédelmi területek felméréséhez. Bot. Közlem. 79: 121-143.

Csontos P., Tamás J., Kalapos T. 1996/1997: Soil seed banks and vegetation recovery on dolomite hills in Hungary. Acta Bot. Hung. 40: 35-43.

Csontos P., Tamás J., Kalapos T. 2001: Correlation between age and basal diameter of Fraxinus ornus L. in three ecologically contrasting habitats. Acta Bot. Hung. 43: 127-136. https://doi.org/10.1556/ABot.43.2001.1-2.6

Czimber Gy. 1970: A hazai előfordulású, keményhéjú magot termő növények ökológiai és rendszertani vonatkozásai. Agrártud. Egyet. Keszthely, Mosonmagyaróvári Mezőgazdaságtudományi Kar Közleményei 13: 5-40.

Davies A., Waite S. 1998: The persistence of calcareous grassland species in the soil seed bank under developing and established scrub. Plant Ecology 136: 27-39. https://doi.org/10.1023/A:1009759227900

Debreczy Zs. 1973: A balaton-felvidéki Péter-hegy és környéke cönológiai vizsgálata. Veszprém Megyei Múzeumok Közleményei 12: 191-220.

Fekete G. 1959: Angaben zur Zönologie der moesischen Schwarzföhrenwälder. Acta Bot. Acad. Sci. Hung. 5: 327-347.

Fenner M., Thompson K. 2005. The ecology of seeds. Cambridge Univ. Press, Cambridge. https://doi.org/10.1017/CBO9780511614101

Halassy M. 2001: Possible role of the seed bank in the restoration of open sand grassland in old fields. Community Ecology 2: 101-108. https://doi.org/10.1556/ComEc.2.2001.1.11

Hayashi I., Numata M. 1971: Viable buried-seed population in the Miscanthus- and Zoysia type grasslands in Japan - Ecological studies on the buried-seed population in the soil related to plant succession VI. Jap. J. Ecol. 20: 243-252.

Hendry G. A. F., Thompson K., Band S. R. 1995: Seed survival and persistence on a calcareous land surface after 32-year burial. J. Veg. Sci. 6: 153-156. https://doi.org/10.2307/3236266

Horvat I., Glava™ V., Ellenberg H. 1974: Vegetation Südosteuropas. Gustav Fischer Verlag, Stuttgart.

Juhász-Nagy P. 1973: A növényzet szerkezetvizsgálata: új modellek, 2. rész. Elemi beskálázás a florális diverzitás szerint. Bot. Közlem. 60: 35-42.

Kalamees R., Zobel M. 1998: Soil seed bank composition in different successional stages of a species rich wooded meadow in Laelatu, western Estonia. Acta Oecol. 19: 175-180. https://doi.org/10.1016/S1146-609X(98)80021-0

Kalapos T., Csontos P. 2003: Variation in leaf structure and function of the Mediterranean tree Fraxinus ornus L. growing in ecologically contrasting habitats at the margin of its range. Plant Biosystems 137: 73-82. https://doi.org/10.1080/11263500312331351351

Koltay A. 1997: Új kórokozók megjelenése a hazai feketefenyő állományokban. Növényvédelem 33: 339-341.

Koltay A. 1998: A feketefenyő hajtáspusztulását okozó Sphaeropsis sapinea Dyko & Sutton biológiájának vizsgálati eredményei. Erdészeti Kutatások 88: 251-271.

Kovács J. A., Takács B. 1995: A Sümeg-Tapolcai hát és a Déli-Bakony néhány dolomitos felszínének botanikai értékei. Kanitzia 3: 97-124.

Lencsés G. 1996: A várpalotai Baglyas-hegy természeti értékei és növényvilága. BIO-GERO Ökocsoport, Várpalota - Nagykanizsa.

Maccherini S., Dominicis V. 2003: Germinable soil seed-bank of former grassland converted to coniferous plantation. Ecological Research 18: 739-751. https://doi.org/10.1111/j.1440-1703.2003.00592.x

Matus G., Tóthmérész B., Papp M. 2003: Restoration prospects of abandoned species-rich sandy grassland in Hungary. Appl. Veg. Sci. 6: 169-178. https://doi.org/10.1111/j.1654-109X.2003.tb00577.x

Milberg P., Hansson M. L. 1994: Soil seed bank and species turnover in a limestone grassland. J. Veg. Sci. 5: 35-42. https://doi.org/10.2307/3235635

Muller F. M. 1978: Seedlings of the Norh-western European lowland. Dr. W. Junk Publishers, The Hague. Peco B., Traba J., Levassor C., Sánchez A. M., Azcárate M. 2003: Seed size, shape and persistence in dry Mediterranean grass and scrublands. Seed Sci. Res. 13: 87-95. https://doi.org/10.1079/SSR2002127

Penksza K., Káder F., Benyovszky B. M. 1996: Vegetáció a Balatonalmádi (Vörösberény) melletti Megye-hegyről. Bot. Közlem. 83: 71-90.

Penksza K., Káder F., Süle Sz. 2000: Vegetációtanulmány a Balatonalmádi Megye-hegyről (gyeptársulások vizsgálata). Folia Musei Hist.-Nat. Bakonyiensis 19: 7-24.

Poschlod P., Deffner A., Beier. B., Grunicke U. 1991: Untersuchungen zur Diasporenbank von Samenpflanzen auf beweideten, gemähten, brachgefallenen und aufgeforsteten Kalkmagerrasenstandorten. Verh. Ges. f. Ökol. 20: 893-904.

Prach K., Lukesova A., Frouz J. 1995: The colonization of wildfire-disturbed pine forests by plants and animals in Central Europe. Abstracts of the 7th European Ecological Congress, Budapest, p. 242.

Ryser P., Gigon A. 1985: Influence of seed bank and small mammals on the floristic composition of limestone grassland (Mesobrometum) in Northern Switzerland. Ber. Geobot. Inst. ETH, Stiftung Rübel, Zürich 52: 41-52.

Schütz W. 2000: Ecology of seed dormancy and germination in sedges (Carex). Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics 3: 67-89. https://doi.org/10.1078/1433-8319-00005

Sendtko A. 1999: Die Xerothermvegetation brachgefallener Rebflächen im Raum Tokaj (Nordost-Ungarn) - pflanzensoziologische und populationsbiologische Untersuchungen zur Sukzession. Phytocoenologia 29: 345-448. https://doi.org/10.1127/phyto/29/1999/345

Simon T. 2000: A magyarországi edényes flóra határozója, harasztok - virágos növények. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest.

Sipos K. 2004: Inváziós növények elleni tevékenységek a nemzetipark-igazgatóságokban: Duna-Ipoly Nemzeti Park Igazgatóság, in: Mihály B., Botta-Dukát Z. (szerk.): Biológiai inváziók Magyarországon. Özönnövények. A KvVM Természetvédelmi Hivatalának Tanulmánykötetei 9. TermészetBúvár Alapítvány Kiadó, Budapest. p. 394.

Stark K. E., Lundholm J. T., Larson D. W. 2003: Relationship between seed banks and spatial heterogeneity of North American alvar vegetation. J. Veg. Sci. 14: 205-212. https://doi.org/10.1111/j.1654-1103.2003.tb02145.x

Tamás J. 1999: Az invazív fajok terjedésének törvényszerűségei egy magyarországi esettanulmány kapcsán - a betyárkóró. Bot. Közlem. 86-87: 169-181.

Tamás J. 2001: Tűz utáni szukcesszió vizsgálata feketefenyvesekben. PhD. értekezés, ELTE, Budapest.

Tamás J. 2003: The history of Austrian pine plantations in Hungary. Acta Botanica Croatica 62: 147-158.

Tamás J., Csontos P. 1998: A növényzet tűz utáni regenerálódása dolomitra telepített feketefenyvesek helyén, in: Csontos P. (szerk.): Sziklagyepek szünbotanikai kutatása. Scientia Kiadó, Budapest. pp. 231-264

Telewski F. W., Zeevaart J. A. D. 2002: The 120-yr period for Dr. Beal's seed viability experiment. American Journal of Botany 89: 1285-1288. https://doi.org/10.3732/ajb.89.8.1285

Thompson K. 1986: Small-scale heterogeneity in the seed bank of an acidic grassland. Journal of Ecology 74: 733-738. https://doi.org/10.2307/2260394

Thompson K. 1993. Persistence in soil, in: Hendry G. A. F., Grime J. P. (eds.): Methods in comparative plant ecology. Chapman and Hall, London. pp. 199-202

Thompson K., Bakker J. P., Bekker R. M. 1997: The soil seed banks of North West Europe: methodology, density and longevity. Cambridge University Press, Cambridge.

Virágh K., Gerencsér L. 1988: Seed bank in the soil and its role during secondary successions induced by some herbicides in a perennial grassland community. Acta Bot. Hung. 34: 77-121.

Warr S. J., Thompson K., Kent M. 1993: Seed banks as a neglected area of biogeographic research: a review of literature and sampling technics. Progress in Physical Geography 17: 329-347. https://doi.org/10.1177/030913339301700303

Zólyomi B. 1942: A középdunai flóraválasztó és a dolomitjelenség. Bot. Közlem. 39: 209-231.

Zólyomi B. 1958: Budapest és környékének természetes növénytakarója, in: Pécsi M. (szerk.): Budapest Természeti Képe. Akadémiai Kiadó, Budapest. pp. 508-642.

Zólyomi B. 1987: Coenotone, ecotone and their role in preserving relic species. Acta Bot. Hung. 33: 3-18.

Published

2007-07-18

Issue

Section

Tanulmányok, eredeti közlemények

How to Cite

Relict seed bank of dolomite grasslands in the soil of Pinus nigra plantations. (2007). JOURNAL OF LANDSCAPE ECOLOGY | TÁJÖKÖLÓGIAI LAPOK , 5(1), 117-129. https://doi.org/10.56617/tl.4367

Similar Articles

1-10 of 56

You may also start an advanced similarity search for this article.

Most read articles by the same author(s)

1 2 > >>