A problem for biodiversity-productivity studies: how to compare the productivity of multispecific plant mixtures to that of monocultures?

The study of the relationship between species richness of a plant community and its productivity has received much attention, recently renewed by the concern on the loss of biological diversity at a global scale. Here, we briefly review some indices widely used in agronomic and competition experiments to compare monocultures and mixtures, and compare them to other, more recently designed ones. These various indices are then calculated for two experiments. In the first experiment, two grass and two legume species were grown at six levels of nitrogen availability, either in monocultures or in mixtures of the four species in a substitutive design; in the second experiment, five grass species were grown at 16 levels of total nutrient availability, either in monocultures or in mixtures of the five species in an additive design. These data clearly show that the conclusions drawn from the experiments depend on the index used to compare the experimental communities. We argue that a clear test of whether the productivity of communities increases with species richness requires that: (1) all species present in the multispecies assemblages also be grown in monocultures under the same environmental conditions, and (2) the productivity of these assemblages be compared to the most productive monoculture. We conclude that there are as yet very few cases where superior productivity of multispecies assemblages as compared to monocultures has been clearly shown. La prise de conscience de la perte de diversité biologique au niveau planétaire a récemment réactualisé une question abondamment débattue depuis de nombreuses années: quelle est la relation entre la diversité spécifique d'une communauté végétale et sa productivité? Dans cet article, nous présentons brièvement quelques indices largement utilisés dans l'analyse d'expériences agronomiques et/ou traitant de la compétition entre végétaux, et nous les comparons à ceux utilisés dans des expériences plus récentes. Ces différents indices sont ensuite utilisés pour analyser deux expériences. Dans la première, deux espèces de graminées et deux espèces de légumineuses ont été cultivées à six niveaux de disponibilité en azote, soit en monocultures, soit en mélanges des quatre espèces, en utilisant un plan d'expérimentation substitutif; dans la seconde expérience, cinq espèces de graminées ont été cultivées à 16 niveaux de disponibilité en éléments minéraux, soit en monocultures, soit en mélanges des cinq espèces, en utilisant un