Heterotroph removal alters the difference in plant biomass among plant species compositions in systems with different N availability

ABSTRACT

We studied the effects of heterotroph removal on the relationship between species composition and plant biomass in systems with different N availability. Two understory herb species (Ophiopogon bodinieri and Lophatherum gracile) were grown in monocultures and mixture, and heterotroph removal treatments (control, insecticide, fungicide, and fungicide-insecticide combination) were performed on each plant species composition in systems without or with N addition. Results showed that (1) in systems without N addition, the plant biomass of O. bodinieri monoculture was higher than that of the mixture under insecticide and fungicide-insecticide treatments, but this difference disappeared in systems with N addition. (2) In systems without N addition, fungicide and insecticide application increased leaf area but decreased root length and root tips of O. bodinieri monocultures. In systems with N addition, fungicide and insecticide application increased root tips of O. bodinieri monocultures and root diameter of mixtures. (3) In systems without N addition, fungicide and insecticide application increased the soil pH of O. bodinieri monocultures. In systems with N addition, fungicide application decreased the soil K concentration of O. bodinieri monocultures. Our findings suggest that heterotroph removal alters the difference in plant biomass among plant species compositions in systems with different N availability.

Résumé

Nous avons étudié les effets de l’enlèvement des hétérotrophes sur la relation entre la composition spécifique et la biomasse végétale dans des systèmes avec différentes disponibilités en azote. Deux espèces herbacées de sous-couvert (Ophiopogon bodinieri et Lophatherum gracile) ont été cultivées en monocultures et en mélange, et des traitements d’enlèvement d’hétérotrophes (témoin, insecticide, fongicide, et fongicide-insecticide) ont été appliqués à chaque composition spécifique dans des systèmes avec ou sans ajout d’azote. Les résultats montrent que (1) dans les systèmes sans ajout d’azote, la biomasse des monocultures de O. bodinieri était plus élevée que celle des mélanges sous traitements d’insecticide et de fongicide-insecticide. Toutefois, cette différence disparaissait dans les systèmes avec ajout d’azote. (2) Dans les systèmes sans ajout d’azote, l’application de fongicide et d’insecticide augmentait la surface foliaire, mais diminuait la longueur racinaire et le nombre de pointes racinaires des monocultures de O. bodinieri. Dans les systèmes avec ajout d’azote, l’application de fongicide et d’insecticide augmentait le nombre de pointes racinaires des monocultures de O. bodinieri et le diamètre racinaire dans les mélanges. (3) Dans les systèmes sans ajout d’azote, l’application de fongicide et d’insecticide augmentait le pH du sol des monocultures de O. bodinieri. Dans le systèmes avec ajout d’azote, l’application de fongicide diminuait la concentration en potassium du sol des monocultures de O. bodinieri. Nos résultats suggèrent que l’enlèvement des hétérotrophes altère la différence de biomasse végétale entre les compositions spécifiques dans les systèmes avec différentes disponibilités en azote.

KEYWORDS:

• Biodiversity experiment
• functional traits
• fungicide
• insecticide
• soil properties

MOTS CLÉS:

• expérience de biodiversité
• fongicide
• insecticide
• traits fonctionnels
• propriétés du sol

Acknowledgments

We thank Keyi Wu, Fan Lan and Qianlian Zhang for their assistance in the field and laboratory work, and Jinliang Liu for his help in data analysis.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors.

Data availability statement

Data available on request from the authors.

Additional information

Funding

This research was supported by the National Natural Science Foundation of China (31901213) and Zhejiang Provincial Natural Science Foundation (LY22C030003).