An attempt to use functional diversity indices for the assessment of weed communities

• Autorzy: Jastrzebska M. , Wanic M. , Kostrzewska M. K. , Treder K. , Nowicki J.

Warianty tytułu

PL

Próba zastosowania wskaźników różnorodności funkcjonalnej do oceny zbiorowisk chwastów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents an analysis of changes in functional diversity of weeds in spring barley grown in the period 1990- 2004 in crop rotation after potato with a 25% share of this cereal (potato – spring barley – field pea – winter triticale) as well as in crop rotation with its 75% share (potato – spring barley – spring barley – spring barley) in which barley was grown once and twice after the same barley crop. No weed control was used in the present experiment. Every year in the spring (at full emergence of barley) and before harvest, the species composition and numbers of individual weed species were determined, as well as their weed biomass before harvest. On this basis, the selected functional diversity indices were calculated. Multidimensional techniques were used for dividing weeds into functional groups and for the determination of some of the indices. Potato/barley crop rotation with a 25% share of barley and growing spring barley once and twice after the same barley crop did not differentiate weed functional biodiversity. The weed functional diversity indices showed different variations over time. Higher variation was usually observed for the indices calculated for the summer communities compared to the spring ones. The strength and significance of the positive correlation between weed functional diversity and precipitation in the growing season and of the negative correlation with mean temperature for the period from April to August were dependent on the measure of diversity. The functional diversity indices showed high convergence. The FD and FAD indices proved to be interchangeable.

PL

W pracy przedstawiono analizę zmian różnorodności funkcjonalnej chwastów w jęczmieniu jarym uprawianym w latach 1990-2004 w płodozmianie z 25% udziałem tego zboża (ziemniak – jęczmień jary – groch siewny – pszenżyto ozime) w następstwie po ziemniaku i w płodozmianie z 75% jego udziałem (ziemniak – jęczmień jary – jęczmień jary – jęczmień jary) w jedno- i dwukrotnym następstwie po sobie. W eksperymencie nie stosowano ochrony przed chwastami. Corocznie, wiosną (w pełni wschodów zboża) i przed zbiorem oznaczano skład gatunkowy i liczebność poszczególnych gatunków chwastów, a przed zbiorem także ich biomasę. Na tej podstawie obliczono wybrane wskaźniki różnorodności funkcjonalnej. W rozdzieleniu chwastów do grup funkcjonalnych oraz ustaleniu niektórych wskaźników wykorzystano techniki wielowymiarowe. Następstwo jęczmienia po ziemniaku w płodozmianie z 25% udziałem jęczmienia oraz jedno- i dwukrotne jego następstwo po sobie nie różnicowało różnorodności funkcjonalnej chwastów. Wskaźniki różnorodności funkcjonalnej chwastów wykazywały zróżnicowaną zmienność w czasie. Większą zmienność notowano zwykle w ramach wskaźników liczonych dla zbiorowisk letnich, niż wiosennych. Siła i istotność dodatniej korelacji różnorodności funkcjonalnej chwastów z ilością opadów za okres wegetacji oraz ujemnej ze średnią temperaturą w okresie od kwietnia do sierpnia kształtowały się zależnie od miernika różnorodności. Wskaźniki różnorodności funkcjonalnej wykazywały dużą zbieżność. Wzajemnie zastępowalne okazały się wskaźniki FD i FAD.

Słowa kluczowe

EN

functional diversity; functional group; functional diversity index; assessment; weed community; plant community; weed; barley; spring barley; crop rotation; species list

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Agrobotanica
• Rocznik: 2012
• Tom: 65
• Numer: 1
• Opis fizyczny: p.129-140,fig.,ref.

Twórcy

autor

Jastrzebska M.

• Department of Agricultural Systems, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Plac Lodzki 3, 10-718 Olsztyn, Poland

autor

Wanic M.

autor

Kostrzewska M. K.

autor

Treder K.

autor

Nowicki J.

Bibliografia

• Biswas S.R., Mallik A.U., 2010. Disturbance effects on species diversity and functional diversity in riparianand upland plant communities. Ecology, 91(1): 28-35.
• Blecharczyk A., Małecka I., Skrzypczak G., 2000. Wpływ wieloletniego nawożenia, zmianowania i monokultury na zachwaszczenie jęczmienia jarego. / Effect of long-term fertilization, crop rotation and continuous cropping on weed infestation of spring barley. Ann. UMCS, Sect. E, 55, suppl.: 17-23 (in Polish).
• de Bello F., Lepš J., Sebastià M. -T., 2006. Variations in species and functional plant along climatic and grazing gradients. Ecography, 29: 801-810.
• Devin S., Beisel J.N., Usseglio - Polatera P., Moreteau J.C., 2005. Changes in functional biodiversity in an invaded freshwater ecosystem: the Moselle River. Hydrobiologia, 542: 113-120
• Diaz S., Cabido M., 2001. Vive la différence: plant functional diversity matters to ecosystem processes. Trends Ecol. Evol. 16: 647-655.
• Domańska H., 1997. Chwasty. [In:] Ogólna uprawa roli i roślin W. Roszak (ed.). Wyd. Nauk. PWN, Warszawa: 119-194. (in Polish).
• Elton C., 1927. Animal ecology. McMillan, New York.
• Feledyn - Szewczyk B., 2008. The changes of biodiversity of weed flora in organic system in the years 1996-2007. J. Res. Appl. Agric. Eng. 53: 63-68.
• Hawes C., Begg G.S., Squire G.R., Iannetta P.P.M., 2005. Individuals as the basic according unit in studies of ecosystem function: functional diversity in shepherd’s purse, Capsella: Oikos, 109: 521-534.
• Hopper D.U., Solan M., Symstad A., Diaz S., Gessner M .O. , Buchmann N., Degrange V., Grime P. , Hulot F., Mermillod -Blond in F., Roy J., Spehn E., Van Peer L., 2002. Species diversity, functional diversity, and ecosystem functioning. [In:] Biodiversity and ecosystem functioning. Synthesis and Perspectives. M. Loreau, S. Naeem, P. Inchausti (eds.). Oxford University Press: 195-281.
• Jastrzębska M ., Wanic M ., Kostrzewska M.K., Nowicki J . , 2006. Biological diversity of cereal fields. Pol. J. Natur. Sc. 12: 499-518.
• Jędruszczak M. , Antoszek R. , 2004. Sposoby uprawy roli a bioróżnorodność zbiorowisk chwastów w monokulturze pszenicy ozimej. / Tillage systems and biodiversity of weed communities in winter wheat monoculture. Acta Sci. Pol., Agricult. 3: 47-59 (in Polish).
• Jiang X.L., Zhang W.G. , WangG . , 2007. Effects of different components of diversity on productiviry in artificial plant communities. Ecol. Res. 22: 625-634.
• Kaar B., Freyer B., 2008. Weed species diversity and cover-abundance in organic and conventional winter cereal fields and 15 years ago. 2nd Conference of the International Society of Organic Agriculture Research ISOFAR, June 18-20, 2008, Modena, Italy, Archived at http://orgprints.org/view/projects/conference.html
• Lavorel S., McIntyre S., La ndsberg J., Forbes T.D.A., 1997. Plant functional classifications: from general group to specific group based on response to disturbance. Trends Ecol. Evol. 12: 474-478.
• Lemerle D., Storrie A ., Panetta F.D. , 2004. The potential role of weed functional group in cropping systems. In: Weed management: balancing people, planet, profit. 14th Australian Weeds Conference, Wagga Wagga, New South Wales, Australia, 6-9 September2004: papers and proceedings: 133-135.
• Lepš J . , de Bello F. , Lavorel S . , Berman S . , 2006. Quantifying and interpreting functional diversity of natural communities: practical considerations matter. Preslia, 78: 481-501
• Lososová Z., Chytrý M., Cimalová Š., Kropáč Z., Otýpková Z., Pyšek P., Tichý L., 2004. Weed vegetation of arable land in Central Europe: gradients of diversity and species composition. J. Veg. Sci. 15: 415-422.
• Magurran A. , 2005. Measuring Biological Diversity. Blackwell Science, Oxford.
• Marshall E. J.P., Brown V.K, Boatman N.D. , Lutman P.J., Squire G.R. Ward L.K., 2003. The role of weeds in supporting biological diversity within crop fields. Weed Res. 43(2): 77-89.
• Mason N.W. H., Macgillivray K., Steel J.B., Wilson J.B., 2003. An index of functional diversity. J. Veg. Sci. 14: 571-578.
• Mirek Z., Piękoś-Mirek H ., Zając A., Zając M., 1995. Vascular plants of Poland a checklist. Instytut Botaniki im. W. Szafera w Krakowie, PAN.
• Mouchet M.A., Ville'ger S., Mason N.W. H., Mouillot D., 2010. Functional diversity measures: an overview of their redundancy and their ability to discriminate community assembly rules. Funct. Ecol. 24: 867-876.
• Naeem S., 2002. Disentangling the impacts of diversity on ecosystem functioning in combinatorial experiments. Ecology, 83: 2925-2935.
• Petchey O.L., Gaston K.J., 2002. Functional diversity (FD), species richness and community composition. Ecol. Lett. 5: 402-411.
• Petchey O. L., Gaston K.J., 2006. Functional diversity: back to basics and looking forward. Ecol. Lett. 9: 741-758.
• Puricelli E., Tuesca D., 2005. Weed density and diversity under glyphosate-resistant crop sequences. Crop Prot. 24: 533-542.
• Rao C.R., 1982. Diversity and dissimilarity coefficients – a unified approach. Theor. Popul. Biol. 21: 24-43.
• Ricotta C., 2005. A note on functional diversity measures. Basic Appl. Ecol. 6: 479-486.
• Schleuter D., Daufresne M., Massol F., Argillier C., 2010. A user’s guide to functional diversity indices. Ecol. Monogr. 80(3): 469-484.
• Scrosati R.A., Genne B. van, Heaven C.S., Watt C.A., 2010. Species richness and diversity in different functional groups across environmental stress gradients: a model for marine rocky shores. Ecography, 33: 1-25.
• Shannon C.E., 1948. A mathematical theory of communication. The Bell System Techn. J., 27: 379-423.
• Singh A., Sharma G.P., Raghubanshi A.S., 2008. Dynamics of the functional group in the weed flora of dryland and irrigated agroecosystems in the Gangetic plains of India. Weed. Biol. Manag. 8: 250-259.
• Stevenson F.C., Légère A ., Simard R.R., Angers D.A., Pageau D., Lafond J., 1997. Weed species diversity in spring barley varies with crop rotation and tillage, but not with nutrient source. Weed Sci. 45: 798-806.
• Storkey J., 2006. A functional group approach to the management of UK arable weeds to support biological diversity. Weed Res. 46: 513-522.
• Tilman D., 2001. Functional diversity. [In:] Encyclopedia of Biodiversity S.A. Levin (ed.). Academic Press, San Diego, A: 109-120.
• Walker B., Kinzig A. P., Langride J., 1999. Plant attribute diversity, resilience, and ecosystem function: the nature and significance of dominant and minor species. Ecosystems, 2: 95-103.
• Walker B.H., Langridge J. L., 2002. M easuring functional diversity in plant communities with mixed life forms: a problem of hard and soft attributes. Ecosystems, 5: 529-538.
• Wanic M., Jastrzębska M., Kostrzewska M. K., 2010. Influence of crop rotation and meteorological conditions on density and biomass of weeds in spring barley (Hordeum vulgare L.). Acta Agrobot. 63(1): 213-220.
• Wiener N., 1948. Cybernetics, or control and communication in the animal and the machine. The MIT Press, Cambridge, MA, USA.
• Zarzycki K., Trzcińska -Tacik H., Różański W., Szeląg Z., Wołek J., Korzeniak U. , 2002. Ecological indicator values of vascular plants of Poland. Instytut Botaniki im. W. Szafera, PAN, Kraków.