Functional approaches for assessing plant and invertebrate abundance patterns in arable systems

Abstract

A functional group approach was developed for plant and invertebrate assemblages from UK arable fields to assess the variation in functional composition of these highly disturbed, managed systems. Data were taken from the Farm-Scale Evaluations (FSE) of genetically modified herbicide-tolerant (GMHT) crops where the impact of management of the GMHT crop has been assessed for winter and spring sown oilseed rape, beet and maize. Twenty plant and 36 invertebrate functional groups were defined according to trophic behaviour and traits that affect resource capture, quality and availability. The functional composition of the plant community was significantly affected by season of sowing, the type of crop sown and, to a lesser extent, herbicide management. The invertebrate community composition was also affected by crop type and sowing season, but not by management. Resource and consumer groups were positively related, and data provide strong evidence for top-down control of herbivore populations. Two main interaction groups were identified within the arable food web: one between omnivores, generalist predators and detritivores, which are positively associated with monocots, and one between omnivores, parasitoids, sap feeders and leaf chewers, which have a stronger association with dicots. Although management has an impact on within-field arable biodiversity, crop type and sowing season have an overriding effect on the functional composition of plant and invertebrate assemblages in arable systems. Für Pflanzen- und Invertebratengesellschaften auf Kulturflächen in Großbritannien wurde ein Ansatz über funktionelle Gruppen entwickelt, um die Variation in der funktionalen Zusammensetzung dieser hochgradig gestörten, bewirtschafteten Systeme zu bestimmen. Die Daten stammen aus der “Farm-Scale-Evaluation” von genetisch modifizierten herbizidtoleranten Feldfrüchten (GMHT), bei der der Einfluss der Bewirtschaftung der GHMT-Feldfrüchte für Winter- und Sommerraps, Rüben und Mais abgeschätzt wurde. Es wurden 20 funktionelle Gruppen von Pflanzen und 36 von Invertebraten unter Berücksichtigung der trophischen Stellung und Eigenschaften definiert, welche die Ressourcennutzung, Qualität und Verfügbarkeit beeinflussen. Die funktionelle Zusammensetzung der Pflanzengemeinschaften wurde signifikant durch die Aussaatsaison, durch den ausgesäten Nutzpflanzentyp und in geringerem Maße durch das Herbizidmanagement beeinflusst. Die Zusammensetzung der Invertebratengemeinschaften wurde ebenfalls durch den Nutzpflanzentyp und die Aussaatsaison beeinflusst, aber nicht durch das Management. Die Ressourcen- und Konsumentengruppen standen in einer positiven Beziehung zueinander und die Daten liefern starke Hinweise auf eine top-down Kontrolle der Herbivorenpopulationen. Es wurden zwei wesentliche Interaktionsgruppen innerhalb des Kulturnahrungsnetzes gefunden: Eine zwischen den Omnivoren, unspezialisierten Prädatoren und Detritivoren, die positiv mit Monokotylen assoziiert sind, und eine zwischen Omnivoren, Parasitoiden, Saftsaugern und Blattfressern, die eine stärkere Assoziation mit Dikotylen zeigen. Obwohl die Bewirtschaftung einen Einfluss auf die Biodiversität innerhalb der Kulturfelder hat, zeigen Kulturpflanzentyp und Aussaatsaison eine überwältigenden Einfluss auf die funktionale Zusammensetzung der Pflanzen- und Invertebratengemeinschaften in Kultursystemen.