Summary Analysing the consequences of the decrease in biodiversity for ecosystem functioning and stability has been a major concern in ecology. However, the impact of decline in soil microbial diversity on ecosystem sustainability remains largely unknown. This has been assessed for decomposition, which is insured by a large proportion of the soil microbial community, but not for more specialized and less diverse microbial groups. We determined the impact of a decrease in soil microbial diversity on the stability (i.e. resistance and resilience following disturbance) of two more specialized bacterial functional groups: denitrifiers and nitrite oxidizers. Soil microbial diversity was reduced using serial dilutions of a suspension obtained from a non‐sterile soil that led to loss of species with low cell abundance, inoculation of microcosms of the same sterile soil with these serial dilutions, and subsequent incubation to enable establishment of similar cell abundances between treatments. The structure, cell abundance and activity of denitrifying and nitrite‐oxidizing communities were characterized after incubation. Increasing dilution led to a progressive decrease in community diversity as assessed by the number of denaturating gradient gel electrophoresis (DGGE) bands, while community functioning was not impaired when cell abundance recovered after incubation. The microcosms were then subjected to a model disturbance: heating to 42°C for 24 h. Abundance, structure and activity of each community were measured 3 h after completion of the disturbance to assess resistance, and after incubation of microcosms for 1 month to assess resilience. Resistance and resilience to the disturbance differed between the two communities, nitrite oxidizers being more affected. However, reducing the diversity of the two microbial functional groups did not impair either their resistance or their resilience following the disturbance. These results demonstrate the low sensitivity of the resistance and resilience of both microbial groups to diversity decline provided that cell abundance is similar between treatments.

Summary Plant functional diversity and soil microbial community composition are tightly coupled. Changes in these interactions may influence ecosystem functioning. Links between plant functional diversity, soil microbial communities and ecosystem functioning have been demonstrated in experiments using plant monocultures and mixtures, using broad plant and microbial functional groups, but have not been examined in diverse natural plant communities. We quantified the relative effects of plant and microbial functional properties on key ecosystem functions. We measured plant functional diversity, soil microbial community composition and parameters associated with nitrogen (N) cycling and key nutrient cycling processes at three grassland sites in different parts of Europe. Because plant structure and function strongly influence soil microbial communities, we determined relationships between ecosystem properties, plant traits and soil community characteristics following a sequential approach in which plant traits were fitted first, followed by the additional effects of soil micro-organisms. We identified a continuum from standing green biomass and standing litter, linked mostly with plant traits, to potential N mineralization and potential leaching of soil inorganic N, linked mostly with microbial properties. Plant and microbial functional parameters were equally important in explaining % organic matter content in soil. A parallel continuum ran from plant height, linked with above-ground biomass, to plant quality effects captured by the leaf economics spectrum, which were linked with the recycling of carbon (C) and N. More exploitative species (higher specific leaf area, leaf N concentrations and lower leaf dry matter content) and taller swards, along with soil microbial communities dominated by bacteria, with rapid microbial activities, were linked with greater fodder production, but poor C and N retention. Conversely, dominance by conservative species (with opposite traits) and soil microbial communities dominated by fungi, and bacteria with slow activities, were usually linked with low production, but greater soil C storage and N retention. Synthesis – Grassland production, C sequestration and soil N retention are jointly related to plant and microbial functional traits. Managing grasslands for selected, or multiple, ecosystem services will thus require a consideration of the joint effects of plant and soil communities. Further understanding of the mechanisms that link plant and microbial functional traits is essential to achieve this.

The roles of species richness, resource use, and resource availability are central to many hypotheses explaining the diversity-invasion phenomenon but are generally not investigated together. Here, we created a large diversity gradient of soil microbial communities by either assembling communities of pure bacterial strains or removing the diversity of a natural soil. Using data on the resource-use capacities of the soil communities and an invader that were gathered from 71 carbon sources, we quantified the niches available to both constituents by using the metrics community niche and remaining niche available to the invader. A strong positive relationship between species richness and community niche across both experiments indicated the presence of resource complementarity. Moreover, community niche and the remaining niche available to the invader predicted invader abundance well. This suggested that increased competition in communities of higher diversity limits community invasibility and underscored the importance of resource availability as a key mechanism through which diversity hinders invasions. As a proof of principle, we subjected selected invaded communities to a resource pulse, which progressively uncoupled the link between soil microbial diversity and invasion and allowed the invader to rebound after nearly being eliminated in some communities. Our results thus show that (1) resource competition suppresses invasion, (2) biodiversity increases resource competition and decreases invasion through niche preemption, and (3) resource pulses that cannot be fully used, even by diverse communities, are favorable to invasion.