Disentangling the interrelated abiotic and biotic pathways linking landscape composition and crop production. Issue 11 (27th August 2022)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Gerits, Frederik; Reubens, Bert; Messely, Lies; De Smedt, Pallieter; Landuyt, Dries; Loos, Annelies; Verheyen, Kris
• Is Part Of: Journal of applied ecology. Volume 59:Issue 11(2022)
• Page Start: 2742
• Page End: 2755
• Publication Date: 2022-08-27
• Subjects: Agro‐ecosystem services -- crop production -- functional agrobiodiversity -- functional arthropods -- landscape composition -- microclimate -- multicrop phytometer -- noncrop habitat; Agriculture -- Periodicals; Biology, Economic -- Periodicals; Agricultural ecology -- Periodicals; Applied ecology -- Periodicals; 577
• DOI: 10.1111/1365-2664.14269
• Languages: English
• ISSNs: 0021-8901

Abstract

Abstract: Landscape composition and its related functional agrobiodiversity (FAB) was severely simplified during the last decades. As landscape composition is expected to influence the interrelated microclimate and arthropod community at different scales, this simplification might have led to a decline in multiple agro‐ecosystem services, with potential impacts for the growth of crops with different demands from the environment. To study landscape‐scale effects on multicrop yield and herbivory in combination with its potential drivers, including functional arthropod community and microclimate, we used standardised 1 m 2 mini‐gardens planted with ten different vegetable crops as phytometers. The gardens were installed at locations varying in surrounding landscape composition and the vegetables were selected to have contrasting requirements in terms of growing conditions, pollination services and susceptibility to pests. Monitoring of the mini‐gardens was performed in 2018 and 2019 in Flanders (Belgium). We found no relationship between landscape composition in a 500 m radius and crop yield. Considering possible mechanisms, we found that an increasing share of woody vegetation (>3 m high) in the surrounding landscape is important to buffer the temperature and soil moisture variation in the mini‐gardens. The share of agricultural land use and urban green (<3 m high) is, respectively, positively and negatively related with the activity‐density of natural enemies and pollinators. The growth of different crops responded differently to higher temperature ranges and we found no relation between natural enemies and herbivory. In conclusion, these abiotic and biotic pathways did not cause an overall relationship between landscape composition and yield. Synthesis and applications . These outcomes indicate that woody vegetation in the rural landscape buffers soil moisture and temperature variation, which will become even more important due to climate change. Furthermore, pollinators and natural enemies were most active in rural environments and less active in areas with residential green and built‐up surfaces. Local, flower rich habitat, such as road sides, can further support natural enemies and buffer soil moisture variation. Yet, high arthropod activity is no assurance for arthropod mediated ecosystem service delivery nor is microclimate buffering an assurance for higher crop yields. Abstract : These outcomes indicate that woody vegetation in the rural landscape buffers soil moisture and temperature variation, which will become even more important due to climate change. Furthermore, pollinators and natural enemies were most active in rural environments and less active in areas with residential green and built‐up surfaces. Local, flower rich habitat, such as road sides, can further support natural enemies and buffer soil moisture variation. Yet high arthropod activity is no assurance for arthropod mediated ecosystem service delivery nor is microclimate buffering an assurance for higher crop yields. Overzicht: De landschapscompositie en de hieraan gerelateerde functionele agrobiodiversiteit (FAB) versimpelde ernstig tijdens de laatste tientallen jaren. Aangezien wordt verwacht dat de landschappelijke samenstelling een invloed heeft op het onderling gerelateerde microklimaat en de geleedpotigengemeenschap op verschillende schaalniveaus, kan deze versimpeling geleid hebben tot afname in verschillende agro‐ecosysteemdiensten met potentiële impact op de groei van verschillende gewassen die verschillende eisen hebben van de omgeving. Om invloeden op landschapsschaal te bestuderen op de herbivorie en opbrengst van meerdere gewassen, in combinatie met de onderliggende mechanismen, waaronder de functionele geleedpotigengemeenschap en het microklimaat, gebruikten we gestandaardiseerde 1 m² mini‐tuintjes beplant met tien verschillende groenten als fytometers. De tuintjes werden geïnstalleerd op locaties die variëren in omliggende landschapscompositie en de groenten werden geselecteerd op het hebben van verschillende noden op gebied van groeicondities, bestuiving, en gevoeligheid aan plagen. Monitoring in de mini‐tuintjes werd uitgevoerd in 2018 en 2019 in Vlaanderen (België). Onze resultaten tonen geen verband tussen de landschappelijke samenstelling in een radius van 500 meter en gewasopbrengst. Met betrekking tot de mechanismen vonden we dat een hoger aandeel van houtige vegetatie (> 3 m hoog) in het omliggend landschap belangrijk is om de temperatuur en bodemvocht in de tuintjes te bufferen. Het aandeel landbouwareaal en stads‐, dorpsgroen (< 3 m hoog) zijn, respectievelijk, positief en negatief verbonden met de activiteit‐densiteit van natuurlijke vijanden en bestuivers. De groei van verschillende gewassen reageerde verschillend op hogere temperatuurranges en we vonden geen relatie tussen natuurlijke vijanden en herbivorie. In conclusie, deze bestudeerde abiotische en biotische mechanismen veroorzaakten geen omvattende relatie tussen landschappelijke samenstelling en opbrengst. Synthese en toepassingen . Deze uitkomsten geven aan dat houtige vegetatie in het landbouwlandschap variatie in bodemvocht en temperatuur buffert, wat door klimaatverandering nog belangrijker zal worden. Verder waren bestuivers en natuurlijke vijanden het meest actief in landbouwomgevingen en minder actief in gebieden met residentieel groen en bebouwde oppervlakten. Lokale, bloemrijke habitats, zoals bermen, kunnen natuurlijke vijanden verder ondersteunen en bodemvochtvariatie bufferen. Toch is een hoge activiteit van geleedpotigen geen garantie voor de levering van ecosysteemdiensten door geleedpotigen, en evenmin is microklimaatbuffering een garantie voor hogere gewasopbrengsten.