Spatiotemporal variation of plant diversity on ditch banks under different management regimes

Agricultural intensification has led to a loss of biological diversity at various spatial and temporal scales and understanding the mechanisms driving these changes would help target conservation efforts accordingly. In this study we used additive partitioning of diversity and the Jaccard index of similarity to estimate the spatial and temporal patterns of plant diversity on ditch banks under different management regimes (nature reserves and agricultural areas). We focused on a total of 118 species, including 18 indicator species of conservation interest, at 42 sites in three successive sampling periods. For all species taken together, beta diversity contributed most to total observed species diversity, but was less than expected under random distribution. Indicator species showed greater beta diversity on a spatial scale compared to all species, but much less so on a temporal scale. Importantly, the differences in indicator species composition on a spatial scale are probably due to environmental heterogeneity and dispersal limitation, indicating that management strategies should focus on both factors. Nature reserves showed higher alpha diversity within sites because of possible lower nutrient inputs and grazing intensity compared with agricultural areas, while both exhibited scale-dependent dispersal limitation.

ZusammenfassungDie Intensivierung der Landwirtschaft hat zu einem Verlust der biologischen Diversität auf verschiedenen räumlichen und zeitlichen Skalen geführt. Ein Verständnis der Mechanismen, die diese Veränderungen bestimmen, würde dementsprechend helfen, Naturschutzbemühungen zielgerichtet einzusetzen. In dieser Untersuchung benutzten wir die additive Partionierung der Diversität und den Jaccard-Index, um die räumlichen und zeitlichen Muster der Pflanzendiversität an Grabenufern unter verschiedenen Managementformen (Naturschutzgebiete und landwirtschaftliche Gebiete) einzuschätzen. Wir erfassten eine Gesamtsumme von 118 Arten auf 42 Probeflächen in drei aufeinanderfolgenden Beprobungszeiträumen, die 18 Indikatorarten einschlossen, die einen Naturschutzwert besaßen. Für alle Arten zusammengenommen trug die Betadiversität am meisten zur beobachteten Gesamtartendiversität bei, war aber geringer als bei zufälliger Verteilung erwartet werden konnte. Die Indikatorarten zeigten im Vergleich zu allen Arten auf der räumlichen Skala eine größere Betadiversität, jedoch in weit geringerem Maße auf der zeitlichen Skala. Es stellte sich als wichtig heraus, dass die Unterschiede in der Zusammensetzung der Indikatorarten auf der räumlichen Skala wahrscheinlich auf die Umweltheterogenität und Ausbreitungsbeschränkungen zurückzuführen ist. Dies weist darauf hin, dass Managementstrategien sich auf beide Faktoren konzentrieren sollten. Die Naturschutzgebiete zeigten innerhalb der Probeflächen, wahrscheinlich aufgrund der möglicherweise geringeren Nährstoffeinträge und Beweidungsintensität im Vergleich zu Landwirtschaftsflächen, eine höhere Alphadiversität, während beide eine skalenabhängige Ausbreitungsbeschränkung aufwiesen.