Arable weed communities in the south of Western Siberia – impoverished species pools constrain diversity despite low land-use intensity

Ackerwildpflanzengemeinschaften in Südwestsibirien – geringe Diversität trotz niedriger Landnutzungsintensität durch kleinen Artenpool

  • Despite the high significance of the Western Siberian grain belt for crop production in Russia, its weed communities are largely unknown. In this region spring wheat is grown on fertile Chernozem soils with large field sizes but land-use intensity per area is low compared to Central Europe. By using a randomized sampling design we studied arable weed assemblages in the northern forest-steppe zone of Tyumen region on 99 within-field sampling plots of 100 m² size. Surprisingly, with average of 9.8 ± 3.8 species 100 m-2 species richness was low when compared with low-input farming in Central Europe and did not differ between areas of different land-use intensity. Against expectations species composition was not predominantly controlled by soil characteristics and climate, most likely due to short natural gradients. Instead, management factors such as fertilization and tillage intensity seemed to be important factors. Except for two species the Tyumen weed flora consisted mainly of species that are widespread throughout the temperate zone. We found only 10 species with an origin or core area in North Asia or Eastern Europe. The species pool was generally small and with 26% the proportion of non-native species (archaeophytes) was low, when compared to Central European weed communities. Given that weed communities with higher species richness are described from neighboring Bashkiria, we conclude that arable land-use intensity in Tyumen region is high enough to reduce community species richness within arable fields estimated by a randomized sampling design. Since measured soil nutrient values did not affect species richness, herbicide use is most likely the crucial management factor. Furthermore, species-richness was vitally restricted by the small species pool. The low proportion of thermophilous arable weed species that originate from the Mediterranean or Middle-Eastern area and contribute signif-icantly to the Central European weed diversity indicate that climatic dispersal limitations may be re-sponsible for the small number of weed species in the Tyumen flora. An additional constraint was the short history of arable farming in Western Siberia, where considerable arable land use was started only by the end of the 17th century.
  • Der westsibirische Getreidegürtel erstreckt sich im Süden des Tieflandes vom Ural bis zum Altaigebirge und umfasst gut ein Fünftel des russischen Ackerlandes (KÜHLING et al. 2016). Während die floristische Zusammensetzung von Ackerwildpflanzengemeinschaften im angrenzenden Baschkirien westlich des Urals bereits beschrieben wurde (MIRKIN et al. 1985), ist über die Segetalflora des westsibirischen Getreidegürtels bisher fast nichts bekannt. Der Getreideanbau, hauptsächlich Sommerweizen, findet dort auf produktiven Böden statt (Schwarzerden und degradierte Schwarzerden), ist aber begrenzt durch das stark kontinentale Klima mit kurzen Vegetationsperioden und zeitweiliger Trockenheit. Obwohl die Schlagflächen sehr groß sind, ist die Landnutzungsintensität im Vergleich zu Europa gering mit Ernten von 1 bis 2 t ha-1 und Düngemengen von bis zu 50 Tonnen Stickstoff pro Hektar. Demzufolge erwarteten wir auf den westsibirischen Äckern artenreiche Segetalgesellschaften, die in ihrer Zusammensetzung hauptsächlich durch natürliche Standorteigenschaften und nicht durch die Bewirtschaftungsweise geprägt sind. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Beschreibung der Ackerwildpflanzenvegetation der Region Tjumen, die im westlichen Teil des Getreidegürtels liegt. Dabei sollen die Einflüsse verschiedener Umweltfaktoren (Bodeneigenschaften, Klima, Bewirtschaftung) auf die Artenzusammensetzung und Phytodiversität analysiert und eine naturschutzfachliche Bewertung vorgenommen werden.

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Metadaten
Author:Immo Kämpf, Norbert HölzelORCiDGND, Kathrin Kiehl
URN:urn:nbn:de:hebis:30:3-448548
Parent Title (German):Tuexenia : Mitteilungen der Floristisch-Soziologischen Arbeitsgemeinschaft
Publisher:Floristisch-Soziologische Arbeitsgemeinschaft
Place of publication:Göttingen
Document Type:Article
Language:English
Year of first Publication:2016
Publishing Institution:Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg
Release Date:2018/01/17
Tag:agroecosystem; arable land; cropland; grain belt; plant community; plant diversity; segetal vegetation; species richness; wheat
Volume:36
First Page:249
Last Page:270
HeBIS-PPN:426094182
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 58 Pflanzen (Botanik) / 580 Pflanzen (Botanik)
Sammlungen:Sammlung Biologie / Sondersammelgebiets-Volltexte
Zeitschriften / Jahresberichte:Tuexenia : Mitteilungen der Floristisch-Soziologischen Arbeitsgemeinschaft / Tuexenia : Mitteilungen der Floristisch-Soziologischen Arbeitsgemeinschaft, Band 36 (2016)
Journal:urn:nbn:de:hebis:30:3-454453
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht