Plant community composition and biodiversity of irrigated rice ecosystems in Vietnam and the Philippines

von Oliver Fried
Dissertation
Datum der mündl. Prüfung:2021-07-01
Erschienen:2021-11-26
Betreuer:Prof. Dr. Erwin Bergmeier
Gutachter:Prof. Dr. Erwin Bergmeier
Gutachter:Prof. Dr. Teja Tscharntke
Gutachter:Prof. Dr. Hermann Behling
Gutachter:Prof. Dr. Catrin Westphal
Gutachter:Prof. Dr. Ralph Mitlöhner
Gutachter:Prof. Dr. Johannes Isselstein
Zum Verlinken/Zitieren: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-8976

 

 

Dateien

Name:eDiss_Rice_weed_diversity_in_VN_and_PH_Fried_2021.pdf
Size:5.11Mb
Format:PDF
Description:Dissertation

Lizenzbestimmungen:

Zusammenfassung

Englisch

Irrigated rice landscapes in tropical and subtropical Asia are complex agroecosystems that have evolved mostly from natural wetlands. Millennia of interaction between human communities and their surrounding ecosystems have shaped these highly-dynamic and diverse environments that provide several valuable ecosystem services and host a diversity of plants, animals and habitats. However, this biodiversity is threatened by ongoing agricultural intensification and the conversion of vast farmland areas to monoculture crop production. Besides, the knowledge on the diversity and composition of plants in rice ecosystems and the occurring rice weed communities is still inadequate. This thesis aimed at a more comprehensive understanding of the diversity, composition, dynamics and distribution of rice weed communities in important rice-producing regions of Southeast Asia. Research focused on seven regions in Vietnam and the Philippines which are greatly varied in terms of climate, edaphic conditions, landscape heterogeneity, agricultural management and biodiversity. I examined two major habitat types of rice ecosystems, i.e. paddies (the field proper) and bunds (or levees), to reveal their plant diversity, the prevailing life forms, the plant communities, and the main environmental drivers and phytogeographic patterns that shape these communities. In the introductory chapter, the importance of rice ecosystems and the origin and history of rice cultivation are discussed. Further, I inform on the nature of these agroecosystems by providing details on the biology of the rice plant, the ecology and composition of rice environments, and the significance, diversity and control of rice weeds. The chapter ends with a closer look on the study area and the general description of applied methods. The second and the third chapter give information on the composition of plant species and prevailing life forms on local paddies and bunds, respectively. The descriptions are complemented by recorded (and in the case of paddies also projected) levels of species richness to provide a comprehensive picture of the floristic diversity of the rice ecosystems in total, in each region, in uplands and lowlands, and in the two countries. The two studies identify the main rice weed communities in paddies and on bunds, and provide details on their differential species, geographic distribution, plant diversity, time of emergence during the crop cycle, as well as the abiotic conditions under which they occurred. In the fourth chapter, the effects and relative importance of abiotic conditions, habitat type and surrounding landscapes on the plot-level plant diversity (alpha diversity) in the seven study regions are investigated and presented in a comparative overview. Another main objective of the study in this chapter is the quantification and visualization of the species turnovers (beta diversity) across sampling sites, between paddies and their bunds, and between regions. The fifth chapter summarizes the major findings of the thesis to highlight the differences and similarities of bunds and paddies in terms of floristic diversity, the composition of species and life forms, the community variation along environmental gradients, and applied weed control measures and cultivation practices. I conclude that our results provide new insights into the composition and functioning of rice landscapes, and indicate remaining issues. The findings offer interesting opportunities for biodiversity conservation, ecological engineering approaches and the sustainable management of rice ecosystems.
Keywords: agroecosystem; bunds; Oryzetea sativae; paddy; plant life form; rice field; species richness; species turnover; weed community; weed control

Deutsch

Die bewässerten Reislandschaften im tropischen und subtropischen Asien stellen komplexe Agrarökosysteme dar, die zumeist aus natürlichen Feuchtgebieten hervorgegangen sind. Jahrtausendelange Interaktion zwischen menschlichen Gemeinschaften und den ihnen umgebenden Ökosystemen haben diese hoch-dynamischen und vielfältigen Umgebungen erschaffen, die einige wertvolle Ökosystemdienstleistungen bieten und eine Vielfalt an Pflanzen, Tieren und Habitaten beherbergen. Diese Biodiversität ist jedoch durch die fortschreitende Intensivierung der Landwirtschaft und die monokulturelle Verarmung großer agrarisch genutzter Landstriche gefährdet. Hinzu kommt, dass das Wissen über die Vielfalt und Zusammensetzung von Pflanzen in Reisökosystemen und die dort vorkommenden Reisunkrautgesellschaften immer noch lückenhaft ist. Diese Dissertation dient einem umfassenderen Verständnis der Diversität, Zusammensetzung, Dynamik und Verbreitung von Reisunkrautgesellschaften in bedeutenden Reisanbaugebieten Südostasiens. Die Studie konzentriert sich auf sieben Regionen in Vietnam und den Philippinen, die eine große Spannweite unterschiedlicher Klima- und Bodenverhältnisse, Landschaftsheterogenität, landwirtschaftlicher Bewirtschaftungspraktiken und Biodiversität aufweisen. Untersucht wurden zwei der wichtigsten Habitattypen in Reisökosystemen, Reisfelder und Reisfeldränder beziehungsweise -dämme, um deren Pflanzenvielfalt und die vorherrschenden Lebensformentypen, sowie ihrer Pflanzengemeinschaften und deren wichtigste bestimmende Umweltbedingungen und phytogeografischen Muster aufzudecken. Im einleitenden Kapitel erörtere ich die Wichtigkeit von Reisökosystemen, sowie den Ursprung und die geschichtliche Entwicklung des Reisanbaus. Außerdem informiere ich über die Beschaffenheit dieser Agrarökosysteme mit Details zur Biologie der Reispflanze, der Ökologie und Zusammensetzung von Reisanbaugebieten, sowie der Bedeutung, Vielfalt und Bekämpfung von Reisunkräutern. Das Kapitel endet mit einer Einführung in das Untersuchungsgebiet und einer allgemeinen Beschreibung der angewandten Methodik. Zweites und drittes Kapitel informieren über die Zusammensetzung der Pflanzenarten und der vorherrschenden Lebensformen auf den örtlichen Reisfeldern beziehungsweise deren Rändern. Die Beschreibungen werden ergänzt durch Angaben zum erfassten (und im Fall der Reisfelder auch hochgerechneten) Artenreichtum um ein umfassendes Bild der floristischen Vielfalt der Reisökosysteme insgesamt, in den Regionen, im Hoch- und Tiefland, sowie in den beiden Ländern zu zeichnen. Die beiden Studien ermitteln die wichtigsten Reisunkrautgesellschaften der Reisfelder und deren Ränder und informieren über ihre Zeigerarten, ihre geografische Verbreitung, ihre Pflanzenvielfalt, dem Zeitpunkt ihres Erscheinens während des Reisanbauzyklus, sowie den abiotischen Bedingungen unter denen sie vorkamen. Im vierten Kapitel werden der Einfluss und die relative Bedeutung der abiotischen Bedingungen, des Habitattyps und der umgebenden Landschaft auf die Pflanzenvielfalt der Untersuchungsflächen (Alpha-Diversität) in den sieben Untersuchungsregionen analysiert und in einer vergleichenden Übersicht dargestellt. Des Weiteren dient die hier vorgestellte Studie der Quantifizierung und Visualisierung der Unterschiede in der Artenzusammensetzung (Beta-Diversität) zwischen den Untersuchungsflächen, zwischen Reisfeldern und deren Rändern, sowie zwischen den Regionen. Im fünften Kapitel werden die wichtigsten Ergebnisse der Dissertation zusammengefasst um die Unterschiede und Gemeinsamkeiten von Reisfeldern und deren Rändern im Hinblick auf deren floristische Diversität, Zusammensetzung der Arten und Lebensformen, der Veränderung der Pflanzengemeinschaften entlang von Umweltfaktoren, sowie der verwendeten Anbau- und Unkrautbekämpfungsmethoden aufzuzeigen. Daraus schließe ich, dass unsere Ergebnisse neue Erkenntnisse über die Zusammensetzung und das Funktionieren von Reislandschaften liefern, und weise auf noch offene Fragen hin. Die Erkenntnisse bieten interessante Möglichkeiten für den Schutz der Artenvielfalt, für Ansätze im Bereich des ‚Ecological Engineering‘ und für eine nachhaltige Bewirtschaftung der Reisanbaugebiete.
 
Statistik