The role of biodiversity for element cycling and trophic interactions: an experimental approach in a grassland community

Abstract The focus of a new experiment, set up in Jena in spring 2002, are the effects of biodiversity on element cycles and the interaction of plant diversity with herbivores and soil fauna. The experimental design explicitly addresses criticisms provoked by previous biodiversity experiments. In particular, the choice of functional groups, the statistical separation of sampling versus complementarity effects, and testing for the effects of particular functional groups differ from previous experiments. Based on a species pool of 60 plant species common to the Central European Arrhenatherion grasslands, mixtures of one to 16 (60) species and of one to four plant functional groups were established on 90 plots (20 m × 20 m) with nested experiments. In order to test specific hypotheses 390 additional small-area plots (3.5 m × 3.5 m) were set-up. Exact replicates of all species mixtures serve to assess the variability in ecosystem responses. In a dominance experiment, the effects of interactions among nine selected highly productive species are studied. Each species is grown as monoculture replicated once. Effekte der Biodiversitat auf Elementkreislaufe und Wechselwirkungen der pflanzlichen Artenvielfalt mit Bodenfauna und Herbivoren stehen im Mitttelpunkt eines neuen Experiments, das im Fruhjahr 2002 in Jena eingerichtet wurde. Das Versuchsdesign berucksichtigt ausdrucklich die Kritik, die an den Aufbau fruherer Biodiversitatsversuche gerichtet wurde. Die Auswahl funktioneller Gruppen von Pflanzenarten, die statistischen Moglichkeiten, die Effekte des “Sampling” gegen Komplementaritat zu trennen sowie den Einflus funktioneller Gruppen zu uberprufen, unterscheiden dieses Experiment von fruheren Versuchen. Sechzig typische Pflanzenarten der zentraleuropaischen Frischwiesen (Arrhenatherion) bilden den Artenpool fur den Versuch. Auf 90 Flachen wurden Artenmischungen etabliert, die 1 bis 16 (60) Arten und 1 bis 4 funktionelle Gruppen dieser Pflanzenarten enthalten. Die Versuchsparzellen haben eine Grose von 20 m × 20 m, auf denen in genesteter Anordnung verschiedene Teilexperimente durchgefuhrt werden. Zusatzlich wurden 390 kleine Parzellen (3.5 m × 3.5 m) angelegt, um spezifische Hypothesen zu uberprufen. Alle Arten werden hier mit je einer Wiederholung als Monokulturen kultiviert. Identische Wiederholungen aller Artenmischungen sollen deren Variabilitat untersuchen. In einem Dominanz-Versuch werden die Effekte der Wechselwirkungen zwischen 9 ausgewahlten hochproduktiven Arten untersucht.