Intensificació agrícola, biodiversitat i serveis...
Transcript of Intensificació agrícola, biodiversitat i serveis...
Intensificació agrícola, biodiversitat i serveisecosistèmics de pol·linització
José M. Blanco Moreno
Departament de Biologia Vegetal (Botànica, UB)Institut de Recerca de la Biodiversitat
Institut Botànic de Barcelona30 de juny de 2015
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 1 / 31
Agroecosistemes
Què entenem per un "agroecosistema"?
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 2 / 31
Agroecosistemes
Què entenem per un "agroecosistema"?
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 2 / 31
Agroecosistemes
Què entenem per un "agroecosistema"?
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 2 / 31
Agroecosistemes
L’extensió dels sistemes agrícoles a Europa
Other land use: 17 %
Forest, shrubland, seminatural pastures: 36 %
Agricultural: 47 %
other usesagricultural
European Environmental Agency (2011) Verburg (2011)
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 3 / 31
Agroecosistemes
Els valors dels sistemes agrícolesAgronòmics
I ProduccióI Control de plagues i patògensI Manteniment i millora de la qualitat del sòlI Pol·linització
EcològicsI Hàbitat(s) per nombroses espèciesI Regulació dels cicles de matèria i energiaI Pol·linització
Patrimonial (tant cultural com natural)Estètics
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 4 / 31
La intensificació agrícola
Canvis recents en la gestió agrícola
Faostat (2015)
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 5 / 31
La intensificació agrícola
Canvis recents en la gestió agrícolaotherlow intensitymoderate intensityhigh intensity
Verburg (2011)
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 6 / 31
La intensificació agrícola
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 7 / 31
La intensificació agrícola
Intensitat de la gestióEn realitat els processos que comporten la intensificació agrícola sóndiversos, i actuen a diferents nivells:
Paisatge:I Agregació dels camps (concentració parcel·lària)I Supresió de les àrees no cultivades
Finca o camp:I Monocultiu (rotacions simplificades)I Increment de la intensitat de la llauradaI Increment de la fertilitzacióI Aplicació repetida de mesures de control de plagues i herbes
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 8 / 31
La intensificació agrícola
Efectes sobre la diversitat vegetal
Preston et al. (2002)
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 9 / 31
La intensificació agrícola
Efectes sobre la diversitat vegetal
Preston et al. (2002)
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 9 / 31
La intensificació agrícola
Efectes sobre la diversitat vegetal
Mesura indirecta del canvien sistemes agrícoles:inventaris al llarg del temps.
Reversió de la tendència enaquells sistemes queredueixen la intensitat de lagestió.
������������ ����������
������� ������� �������� ��������Chamorro et al. (2007)
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 10 / 31
La intensificació agrícola
Efectes sobre la diversitat vegetal
Mesura indirecta del canvien sistemes agrícoles:inventaris al llarg del temps.Reversió de la tendència enaquells sistemes queredueixen la intensitat de lagestió.
������������ ����������
������� ������� �������� ��������Chamorro et al. (2007)
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 10 / 31
La intensificació agrícola
La dicotomia convencional–ecològic
La gestió dels campscomprèn un seguit depràctiques, que fan que, demanera general, laintensitat de les operacions(hores invertides, quantitatde nitrogen, profunditattreball del sòl, quantitat“d’entrades” al sistema, . . . )sigui diferent entre ecològici convencional:
in the organic fields based on the AICc value, the selectionprobability and the confidence interval. Crop diversity,weed control, cereal ratio and nitrogen inputs were alsosuitable variables for explaining the variability in weedspecies richness among the organic fields. However, theywere weaker predictors according to the selection probabil-ity and the AICc value. Conversely, nitrogen inputs had thelowest AICc value in the conventional fields and were theonly variable supported by both the confidence intervalsand the selection probability (Table 4; Fig. 2).
The different statistical strengths of these variablesbetween the farming systems may be attributed to two
causes. First, although we detected a gradient in the LUIindex among the conventional fields, herbicides have alarger impact on weed species richness than the rest of themanagement variables, which could be the reason thatchanges in the LUI index were not clearly related to weedspecies richness in the conventional fields. In contrast,farming practices are generally less intensive in the organicfields. Thus, it is the combination of the managementpractices, as expressed by the LUI index, which bestexplained weed species richness. Secondly, nitrogen inputswere higher in the conventional fields than in the organicones (five times higher on average). The high levels of
Predictor AICc ∆i wi Estimate CI
All
LUI index 123.93 – 0.56 −6.28 −7.74, 4.83Weed control 124.54 0.61 0.41 −6.09 −7.69, −4.48Nitrogen inputs 131.69 7.76 0.01 −5.60 −7.50, −3.70Cereal ratio 132.45 8.52 0.01 −5.72 −7.56, −3.88Farming system 133.56 9.64 0.00 −5.28 3.40, 7.16
Crop diversity 138.53 14.60 0.00 −4.87 −7.11, −2.64Seed origin 148.45 24.52 0.00 −2.69 −5.52, 0.14
Organic
LUI index 57.28 – 0.97 −5.41 −7.29, −3.54Crop diversity 66.18 8.90 0.01 −4.33 −7.26, −1.40Weed control 66.71 9.44 0.01 −4.22 −7.23, −1.20Cereal ratio 67.05 9.78 0.01 −4.14 −7.20, −1.07Nitrogen inputs 68.96 11.69 0.00 −3.61 −6.98, −0.24Seed origin 69.49 12.21 0.00 −3.43 −6.89, 0.03
Conventional
Nitrogen inputs 60.94 – 0.71 −1.98 −3.70, −0.25Seed origin 64.76 3.82 0.10 −1.01 −3.06, 1.04LUI index 65.59 4.65 0.07 −0.50 −2.63, 1.63Cereal ratio 65.83 4.89 0.06 −0.12 −2.27, 2.04Crop diversity 65.84 4.90 0.06 −0.08 −2.23, 2.08
Table 4 Results of the modelstesting the effect of land useintensity using the Land UseIntensity index (LUI index), thefarming system and the fivemanagement variables on weedspecies richness for all, theorganic and the conventionalfields
The table indicates the Akaike’sInformation Criterion correctedvalue (AICc), the delta AICc(∆i) and the relative importance(wi) for all the models. It alsoincludes the estimates of thepredictors and their 95% confi-dence interval (CI). Bold indi-cates the variables receivingstrong support
Fig. 2 Weed species richness inrelationship to the land useintensity index and nitrogeninputs for the conventional(empty circles) and the organicfields (black circles)
A land use intensity index for organic and conventional farming
Armengot et al. (2011)
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 11 / 31
La intensificació agrícola
Efectes sobre la diversitat vegetal
Efectes variables dinsdel camp sobre lariquesa d’espècies
����������
���������������� ����������������������
Efectes sobre lacomposició d’espècies
and it was also higher in low-intensity farming systems com-
pared with high-intensity ones. Both aspects of the intensifica-
tion had a similar size effect (similar regression coefficients)
and similar relative importance on total species richness
(Fig. S1, Supporting information).Moreover, we found strong
interactions between PIL and position, which indicate that the
surrounding landscape had a greater influence on the bound-
ary and its effect decreased progressively through the inner
positions of the field (Fig. 2). Although the PIL · N and
N · position interactions appeared as explanatory variables in
the confidence sets of models (Table 2), they did not receive
strong support from their relative importance values and confi-
dence intervals (Table 3), and therefore we avoidmaking infer-
ence based on them.
Similarly to total species richness, characteristic arable spe-
cies were also negatively affected by landscape simplification
and land-use intensification (Table 3) and there was also a
strong position effect. The results for the interaction between
the landscape and position indicated that the landscape effect
was lower in the centre of the field, and that there was no
strong difference between the edge and the boundary. The
major effect of the interaction between PIL and N, which was
mainly related to the low characteristic species pool, revealed
that they occurred under low PIL and N values by prefer-
ence (Fig. S2, Supporting information). Furthermore, the
Table 2. Confidence sets ofmodels for whichRwi > 0Æ90, for total species richness and characteristic arable weed richness
PIL N pos PIL · N PIL · pos N · pos AICc Di wi
Total speciesx x x x 1251Æ34 0 0Æ62x x x x x 1253Æ26 1Æ92 0Æ24x x x x x 1255Æ10 3Æ76 0Æ10
Characteristic arable weedsx x x x 741Æ82 0 0Æ40x x x x x 741Æ84 0Æ02 0Æ39x x x x x 745Æ94 4Æ12 0Æ05x x x x x x 746Æ05 4Æ23 0Æ05x x x x 746Æ15 4Æ33 0Æ05
Results from information-theoretic-based model selection. x indicates variable inclusion in each individual model; PIL, percentage coverof intensive land-use; N, nitrogen inputs; pos, field-position (boundary, edge and centre). AICc, Akaike’s information criterion correctedfor small sample size; Di, the AICc differences compared with the most parsimonious model; wi, Akaike weights (more details in text).
Table 3. Model-averaged estimate, unconditional standard error(UnSE), relative importance (RI) and 95% confidence interval (CI)of predictor variables and their interactions for total species richnessand for characteristic arable weeds
Estimate UnSE RI CI
Total species(Intercept) 37Æ03 1Æ60 1 (33Æ88, 40Æ17)PIL )5Æ37 1Æ40 1 ()8Æ11, )2Æ63)N )4Æ80 0Æ90 1 ()6Æ56, )3Æ05)pos B&E vs. C 10Æ03 0Æ36 1 (9Æ32, 10Æ73)pos E vs. B )7Æ87 0Æ62 1 ()9Æ09, )6Æ65)PIL · pos B&E vs. C )2Æ25 0Æ36 1 ()2Æ96, )1Æ54)PIL · pos E vs. B 2Æ69 0Æ63 1 (1Æ46, 3Æ91)PIL · N 0Æ53 0Æ89 0Æ28 ()1Æ20, 2Æ27)N · pos B&E vs. C 0Æ19 0Æ36 0Æ14 ()0Æ51, 0Æ90)N · pos E vs. B )0Æ46 0Æ62 0Æ14 ()1Æ68, 0Æ77)
Characteristic arable weeds(Intercept) 3Æ57 0Æ32 1 (2Æ94, 4Æ19)PIL )0Æ92 0Æ30 1 ()1Æ51, )0Æ33)N )0Æ80 0Æ22 1 ()1Æ23, )0Æ37)pos B&E vs. C 0Æ63 0Æ08 1 (0Æ47, 0Æ79)pos E vs. B 0Æ40 0Æ14 1 (0Æ12, 0Æ68)PIL · pos B&E vs. C )0Æ17 0Æ08 0Æ50 ()0Æ33, )0Æ01)PIL · pos E vs. B 0Æ06 0Æ14 0Æ50 ()0Æ22, 0Æ34)PIL · N 0Æ57 0Æ21 0Æ90 (0Æ15, 0Æ99)N · pos B&E vs. C 0Æ02 0Æ08 0Æ12 ()0Æ14, 0Æ18)N · pos E vs. B )0Æ09 0Æ14 0Æ12 ()0Æ37, 0Æ20)
PIL, percentage cover of intensive land-use; N, nitrogen inputs;pos B&E vs. C, edge and boundary against centre; pos E vs. B:edge against boundary.
20 40 60 80 100
020
4060
8010
0
Percentage cover of intensive land-use (PIL)
Tot
al s
peci
es ri
chne
ss
BoundaryEdgeCentre
Fig. 2. Total number of species at the centre (empty circles), edges(black circles) and boundaries (squares) of each field in relation to thepercentage cover of intensive land-use (PIL). Regression lines frommixed effect models.
836 L. Jose-Marıa et al.
! 2010 The Authors. Journal compilation ! 2010 British Ecological Society, Journal of Applied Ecology, 47, 832–840
José-María et al. (2010)
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 12 / 31
La intensificació agrícola
Efectes sobre la diversitat vegetal
Efectes variables dinsdel camp sobre lariquesa d’espècies
����������
���������������� ����������������������
Efectes sobre lacomposició d’espècies
�� �� �� �� ���
���
����
����
�
���� �������� �
�� ����������� �����������������������
!���
���"�
����
� ��#
���
José-María et al. (2010)
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 12 / 31
La intensificació agrícola
Efectes sobre la diversitat vegetal
Efectes variables dinsdel camp sobre lariquesa d’espècies
����������
���������������� ����������������������
Efectes sobre lacomposició d’espècies
���� ���� ��� ���
����
����
���
���
��
��
��������� ��
��� ������ ���
José-María et al. (2010)
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 12 / 31
La intensificació agrícola
Efectes sobre el funcionament de les comunitats vegetals
Selecció no aleatòriade les espècies
I Forma biològica
I Atributs de ladispersió i lapol·linització
�����������
���
���
���
���
�� ������������� � ������ ���������
��������
� ��
��������
����
����!�
� "#��$#%��&�$#%���� ��'!���%$��$#%��(#�!�$#%���� ��#� ��$#%��
José-María et al. (2011)
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 13 / 31
La intensificació agrícola
Efectes sobre el funcionament de les comunitats vegetals
Selecció no aleatòriade les espècies
I Forma biològicaI Atributs de la
dispersió i lapol·linització
82 L. José-María et al. / Agriculture, Ecosystems and Environment 145 (2011) 77– 84
Fig. 2. Mean relative abundance (and standard error) per position in organicand conventional fields of (a) different life forms (therophytes; geophytes plushemicryptophytes; and chamaephytes plus phanerophytes); (b) different growthforms; (c) wind-pollinated species and (d) wind-dispersed species. C: centre; E:edge; B: boundary.
are more tolerant to chemical treatments, whereas forbs, whichare mostly self- or insect-pollinated, are considerably damaged bythem.
4.2. Agricultural intensification at landscape scale
At landscape scale, agricultural intensification implies changesin landscape structure and physiognomy, which in turn changethe plant traits of a certain locality. Previous studies have shownthat woodlands are clearly dominated by animal-dispersed species(Hodgson and Grime, 1990), which may explain the differencesencountered among the proportion of anemochorous species in
10080604020
0.00.5
1.01.5
Percentage cover of intensive land−use (PIL)
Relat
ive ab
unda
nce (
arcsin
e tran
sform
ed) Therophytes
Geophytes and HemicryptophytesChamaephytes and Phanerophytes
Fig. 3. Relative abundances of the different life forms in the boundaries in relation tothe percentage cover of intensive land-use (PIL). Regression lines from mixed-effectsmodels are drawn only for significant relationships.
Table 3Estimated parameters (and standard errors) from mixed-effects models for therelative abundances (arcsine transformed) of wind-pollinated plants and wind-dispersed plants.
Wind-pollinated Wind-dispersed
pos C&E vs. B −0.043 (0.006) −0.014 (0.008)pos C vs. E −0.009 (0.011) −0.001 (0.013)pos × FS
FSC 0.047 (0.018) 0.013 (0.019)FSE 0.026 (0.017) 0.006 (0.019)FSB 0.022 (0.017) −0.015 (0.019)
pos × PILPILC 0.029 (0.019) 0.071 (0.023)PILE 0.025 (0.018) 0.071 (0.023)PILB 0.016 (0.018) 0.047 (0.023)
pos × FS × PILFS × PILC −0.028 (0.019) 0.026 (0.020)FS × PILE 0.000 (0.018) 0.036 (0.019)FS × PILB 0.008 (0.018) 0.030 (0.019)
pos C&E vs. B, field against boundary; pos C vs. E, centre against edge; PIL, per-centage cover of intensive land-use; FS, farming system (conventional vs. organic).Subscripts indicate the position within which the factors are evaluated (C, centre;E, edge; B, boundary). Significant terms (P < 0.05) according to MCMC are indicatedin bold font. See Section 2.5 for details.
relation to landscape simplification. Arable fields in complex areasare surrounded by a higher proportion of natural habitats, which,in the study area, are mainly woodlands and shrublands that mayact as sources for zoochorous species and as barriers for wind-dispersed species. Accordingly, wind-dispersed plants are favouredin open areas.
The decline in the proportion of woody species (chamaephytesand phanerophytes) in the boundaries of simple landscapes high-lights the fact that these landscapes not only have less area ofnatural habitats, but also that their field-margins are more sim-plified than those in complex areas. The lesser extent of woodlandsand shrublands around the fields may limit their effect as a sourceof woody species, but also the direct removal by human activitiesof well-established vegetation in the boundaries may have causedthe observed differences.
José-María et al. (2011)
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 13 / 31
La intensificació agrícola
Efectes sobre la diversitat animalLa diversitat vegetal afecta la complexitat de les xarxes tròfiques en elsagroecosistemesCaballero-López et al. (2010)
Consumidors primaris cobertura gramínies cobertura lleguminoses riquesa espècies
Mastegadors — * —Florívors * — —Sapròvors *** * —Succionadors *** * ***
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 14 / 31
La intensificació agrícola
Efectes sobre la diversitat animalLa diversitat vegetal afecta la complexitat de les xarxes tròfiques en elsagroecosistemesCaballero-López et al. (2010)
Consumidors primaris cobertura gramínies cobertura lleguminoses riquesa espècies
Mastegadors — * —Florívors * — —Sapròvors *** * —Succionadors *** * ***
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 14 / 31
Pol·linització en agroecosistemes
Beneficis de la reducció de la intensitat agrícolaIncrementar les taxes de producció d’alguns cultiusFacilitar la producció de llavors de moltes espècies silvestres
Organic Farming Improves Pollination Success inStrawberriesGeorg K. S. Andersson1,2*, Maj Rundlof2,3, Henrik G. Smith1,2
1Centre for Environmental and Climate Research, Lund University, Lund, Sweden, 2Department of Biology, Lund University, Lund, Sweden, 3Department of Ecology,
Swedish University of Agricultural Sciences, Uppsala, Sweden
Abstract
Pollination of insect pollinated crops has been found to be correlated to pollinator abundance and diversity. Since organicfarming has the potential to mitigate negative effects of agricultural intensification on biodiversity, it may also benefit croppollination, but direct evidence of this is scant. We evaluated the effect of organic farming on pollination of strawberryplants focusing on (1) if pollination success was higher on organic farms compared to conventional farms, and (2) if therewas a time lag from conversion to organic farming until an effect was manifested. We found that pollination success and theproportion of fully pollinated berries were higher on organic compared to conventional farms and this difference wasalready evident 2–4 years after conversion to organic farming. Our results suggest that conversion to organic farming mayrapidly increase pollination success and hence benefit the ecosystem service of crop pollination regarding both yieldquantity and quality.
Citation: Andersson GKS, Rundlof M, Smith HG (2012) Organic Farming Improves Pollination Success in Strawberries. PLoS ONE 7(2): e31599. doi:10.1371/journal.pone.0031599
Editor: Dorian Q. Fuller, University College London, United Kingdom
Received September 30, 2011; Accepted January 12, 2012; Published February 15, 2012
Copyright: ! 2012 Andersson et al. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permitsunrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited.
Funding: This work was supported by The Swedish Reseasrch Council FORMAS: http://www.formas.se/default____529.aspx; Grant number in 2009: 1680. Thefunders had no role in study design, data collection and analysis, decision to publish, or preparation of the manuscript.
Competing Interests: The authors have declared that no competing interests exist.
* E-mail: [email protected]
Introduction
Agricultural intensification, resulting in loss and degradation ofnatural and semi-natural habitats, threatens biodiversity [1,2,3]and associated ecosystem services [4,5]. Pollination provided bywild pollinators can increase crop production and benefit wildplants [6], though recent declines in pollinator numbers has beensuggested as one reason for pollination deficiency in crops ([6,7]but see [8]). Although the major crops are not dependent onpollinators, large proportions of human nutrient supply come frompollinator dependent crops [9]. Hence it is important tounderstand how pollinators and pollination in the agriculturallandscapes can be enhanced.Organic farming has been proposed to be a means to alleviate
the decreasing biodiversity in agricultural landscapes [10,11,12]. Itmainly differs from conventional farming by the prohibition ofmost pesticides and inorganic fertilisers [13], necessitating moreelaborate crop-rotations such as the use of nitrogen-fixing plants[14]. Organic farming has been shown to affect biodiversity ofseveral taxonomic groups [15,16,17,18], but effect strength anddirection can vary with taxonomic group [19], scale [12] andlandscape context [16]. However, current results suggest thatmanagement effects benefiting biodiversity may not necessarilytranslate into improved ecosystem services [20].Pollinator diversity and abundance often benefit from organic
farming [21,22,23], which may lead to improved pollination[17,24,25]. However, how pollination is influenced by farmingpractice is not thoroughly understood and studies have generatedcontrasting results [7,26,27,28]. Effects of organic farming onpollination are not necessary simply related to pollinator richness orabundance as pollination rates may be modified by e.g. community
composition, visitation frequencies, and foraging behaviour.Therefore it is important to first understand if the effects of organicfarming on pollinator diversity and abundance translate intoenhanced crop pollination, and then further examine the causes.Past land-use can affect biodiversity during shorter or longer
transition periods [29,30], suggesting that there may be a time-lagbetween land-use change and resulting changes in biodiversity andabundance [30,31]. The time-lag effect can have two main causes.First, time-lags may arise as a consequence of that organismsrespond slowly to changes in habitat extension, distribution andquality, e.g. by slow dispersal, slow reproduction or both [32].Second, diversity can respond to physical properties of theenvironment that change slowly themselves under the new regime,e.g. slow build-up of carbon in soil or formation of new patches ofhabitats. For example, a recent study showed such temporalpatterns for transition time to organic farming on butterflyabundance [33]. This was attributed to a possible low carryingcapacity of arable land for butterflies and a hence a steady slowincrease in abundance over years with habitat improvement.Hence it can be hypothesized that effects of organic farming onpollination may not immediately be evident after conversion toorganic farming. To our knowledge, this hypothesis has not beenempirically tested.We studied the effects of transition from conventional to organic
farming on the pollination of strawberries, a crop that benefitsfrom biotic pollination[34,35,36] and is visited by a wide range ofpollinators, e.g. hoverflies and wild bees [37]. The main questionswere (i) is the pollination success in strawberries higher on organiccompared to conventional farms and (ii) is there a time-lag effect inpollination success since transition to organic farming.
PLoS ONE | www.plosone.org 1 February 2012 | Volume 7 | Issue 2 | e31599
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 15 / 31
Pol·linització en agroecosistemes
El nostre estudiEfectes sobre els pol·linitzadors (i visitants florals)
Analitzar com afecta la intensificació dels paisatges agrícoles a lescomunitats de pol·linitzadors i visitants floralsEstudiar la variabilitat de la comunitat de pol·linitzadors i visitantsflorals en relació amb la intensitat de la gestió que es fa en els campsDescriure l’efecte de la distància als marges sobre la comunitat depol·linitzadors i visitants floralsCaracteritzar com afecta la disponibilitat de recursos florals propis delcultiu a la comunitat de pol·linitzadors i visitants florals
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 16 / 31
Pol·linització en agroecosistemes
El nostre estudiEfectes sobre la pol·linització de plantes diana
Analitzar la variabilitat en la pol·linització en relació amb laintensificació dels paisatges agrícolesEstudiar la variabilitat de la pol·linització en relació amb la intensitatde la gestió que es fa en els campsAnalitzar la variabilitat en la pol·linització en relació amb la distànciaals margesCaracteritzar com afecta la presència de cultius amb recursos floralspropis (lleguminoses) a la pol·linització de plantes diana
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 17 / 31
Disseny experimental
Localitats
10 localitatsentre 19 % i 77 % de terraagrícola en un radi de 1000 m
I contrast entre paisatgesmés o menys intensamentgestionats
selecció de camps de cerealsecològics i convencionals
I contrast entre intensitats degestió dins dels camps
selecció de camps delleguminoses (ecològics)
I contrast entre cultius ambquantitats de recursos moltdiferents per als insectes
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 18 / 31
Disseny experimental
Mostratge de pol·linitzadors i visitants florals
Pan traps
I mesura de la densitatd’activitat dels insectes
6 mostratges (dos mesos)I patró temporal
selecció dels insectesI variació entre grups
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 19 / 31
Disseny experimental
Mesures de pol·linització de plantes dianaRaphanus sativus: autoincompatibleQuatre plantes per posició:
I centre i vora en cereals (ecològic i convencional)I centre en lleguminoses
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 20 / 31
Resultats
Insectes pol·linitzadors i visitants floralsPatró temporal
Sampling period
Tota
l pol
linat
or a
bund
ance
/sam
ple
5^1
5^2
5^3
5^4
1 2 3 4 5 6
●
●
●
● ●
●
●
●
●
● ●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●●
●
●
●
●
●
●●
●
su
●
●●
● ●
●
●
●●
●
●
● ●
●
●
●
●
●
●
●
car
1 2 3 4 5 6
●
●
●
●
●
●●
●
●●
●
●
●
●
●
●
●●●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
mon
●
●
●
● ●
●●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●●
●
●
●
●●
●
●
●
●
●
●
●
esp
1 2 3 4 5 6
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●●
●
●
●
●
●
●
●
●
●●
● ●
●
●
●
●
●●
●
bal
●
● ● ●
●●
●
● ● ●
● ●
●
●
●
●
●
●●
●●
● ●
●
●
●
● ●
●●
olo
1 2 3 4 5 6
●
●
●
●
● ●
●
● ●
●● ●●
●
●
●●
●
●
●
● ●
●●
●
●
●
●●
●
mob
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
cas
1 2 3 4 5 6
●
●
●
●●
●
●
● ●
●●
●
●
●
●
●
●
●●
●
●●
●●
●
●●
●
●
●
moa
5^1
5^2
5^3
5^4
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
● ●
●
● ●● ●
●
●
● ●
●●
●
●
●
●
● ● ●
vic
con cereal centrecon cereal vora
eco cereal centreeco cereal vora
eco lleguminosa centre●
●
●
●
●
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 21 / 31
Resultats
Insectes pol·linitzadors i visitants floralsQuè passa en els camps de cereals?
Sampling period
Tota
l pol
linat
or a
bund
ance
/per
iod
5^1
5^2
5^3
5^4
1 2 3 4 5 6
●
●
●
● ●
●
●
●
●
● ●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●●
●
●
su
Obs
erve
d
●●
●
● ●
●
●
●●
●
●
● ●
●
●
●
●
●
●
●
car
Obs
erve
d
1 2 3 4 5 6
●
●
●
●
●
●●
●
●●
●
●
●
●
●
●
●●●
●
●
●
●
●
mon
Obs
erve
d
●
●
●
● ●
●●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●●
●
●
●
●●
●
esp
Obs
erve
d
1 2 3 4 5 6
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●●
●
●
●
●
●
●●
●
●●
● ●
●
bal
Obs
erve
d
●
● ● ●
●●
●
● ● ●
● ●
●
●
●
●
●
●●
●●
● ●
●
oloO
bser
ved
1 2 3 4 5 6
●
●
●
●
● ●
●
● ●
●● ●●
●
●
●●
●
●
●
● ●
●●
mob
Obs
erve
d●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
cas
Obs
erve
d
1 2 3 4 5 6
●
●
●
●●
●
●
● ●
●●
●
●
●
●
●●
●●
●
●●
●●
moa
Obs
erve
d
●
●●
●
●
●
●
●
●
●
● ●
●
● ●● ●
●
●
● ●●
●
●
vic
Obs
erve
d
●
●
●
●●
●●
●
●
●●
●
●
●
●
●●
●●
●
●
●●
●
su
Con
ditio
nal p
redi
ctio
n
●
● ●
●
●
●
● ●
●
●
●
● ●
●
●
●
● ●
●
●
car
Con
ditio
nal p
redi
ctio
n
●
●
● ●
●
●●
●
● ●
●
●●
●
● ●
●
●●
●
● ●
●
●
mon
Con
ditio
nal p
redi
ctio
n
●
●
●
●
● ●●
●
●
●
● ●
●
●
●
●
● ●
●
●
●
●
● ●
espC
ondi
tiona
l pre
dict
ion
●
●
●
●
●●●
●
●
●
●●
●
●
●
●
●●
●
●
●
●
●●
bal
Con
ditio
nal p
redi
ctio
n●
● ●●
●●●
● ●●
●●
●
● ●●
●●
●
● ●●
●●
olo
Con
ditio
nal p
redi
ctio
n
●
●
●
●●
●
●
●
●
●●
●
●
●
●
●●
●
●
●
●
●●
●
mob
Con
ditio
nal p
redi
ctio
n
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
cas
Con
ditio
nal p
redi
ctio
n
●
●
●
●●
●●
●
●
●●
●
●
●
●
●●
●
●
●
●
●●
●
moa
Con
ditio
nal p
redi
ctio
n
5^1
5^2
5^3
5^4
●
● ●
●
●
●
●
● ●
●
●
●
●
● ●
●
●
●
●
● ●
●
●
●
vic
Con
ditio
nal p
redi
ctio
n
5^1
5^2
5^3
5^4
●
●
●● ●
●●
●
●● ●
●
●
●
●● ●
●●
●
●● ●
●
su
Mar
gina
l pre
dict
ion
1 2 3 4 5 6
●
●● ●
●
●
●● ●
●
●
●● ●
●
●
●● ●
●
car
Mar
gina
l pre
dict
ion
●
●
●● ●
●●
●
●● ●
●
●
●
●● ●
●●
●
●● ●
●
mon
Mar
gina
l pre
dict
ion
1 2 3 4 5 6
●
●
●● ●
●●
●
●● ●
●
●
●
●● ●
●●
●
●● ●
●
esp
Mar
gina
l pre
dict
ion
●
●
●● ●
●●
●
●● ●
●
●
●
●● ●
●●
●
●● ●
●
bal
Mar
gina
l pre
dict
ion
1 2 3 4 5 6
●
●
●● ●
●●
●
●● ●
●
●
●
●● ●
●●
●
●● ●
●
olo
Mar
gina
l pre
dict
ion
●
●
●● ●
●●
●
●● ●
●●
●
●● ●
●●
●
●● ●
●
mob
Mar
gina
l pre
dict
ion
1 2 3 4 5 6
●
●
●● ●
●●
●
●● ●
●
●
●
●● ●
●●
●
●● ●
●
cas
Mar
gina
l pre
dict
ion
●
●
●● ●
●●
●
●● ●
●
●
●
●● ●
●●
●
●● ●
●
moa
Mar
gina
l pre
dict
ion
1 2 3 4 5 6
●
●
●● ●
●●
●
●● ●
●
●
●
●● ●
●●
●
●● ●
●
vic
Mar
gina
l pre
dict
ion
con centre con vora eco centre eco vora● ● ● ●
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 22 / 31
Resultats
Insectes pol·linitzadors i visitants floralsRelació amb la intensificació de paisatge i de camp
PAL
Tota
l pol
linat
or a
bund
ance
/sam
ple
5^2.0
5^2.5
5^3.0
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
conventional centreconventional edge
organic centreorganic edge
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 23 / 31
Resultats
Insectes pol·linitzadors i visitants floralsRelació amb la intensificació de paisatge i de camp
PAL
Tota
l pol
linat
or a
bund
ance
/sam
ple
5^2.2
5^2.3
5^2.4
5^2.5
5^2.6
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
conventional centreconventional edge
organic centreorganic edge
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 24 / 31
Resultats
Insectes pol·linitzadors i visitants floralsRelació amb els recursos oferts pel cultiu
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
2050
100
PAL
Tota
l pol
linat
or a
bund
ance
/sam
ple
cereallegume
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 25 / 31
Resultats
Insectes pol·linitzadors i visitants floralsResultats variables entre grups d’insectes
Sampling period
Tota
l abu
ndan
ce/g
roup
/per
iod
5^0
5^1
5^2
5^3
1 2 3 4 5 6
●
●
●
● ●
●
●
●
●
●
● ●
●
●
●
● ●
●
●●
●
●
su
Apoï
deus
●
● ●
● ●
●
●
●
●
●
● ●
car
Apoï
deus
1 2 3 4 5 6
●
●●
●
● ● ●
●
●
●
●
● ●
●
●
●●
mon
Apoï
deus
●
●
●
● ●
●
● ●
●
●
●
●
●
●
● ●
●
●
esp
Apoï
deus
1 2 3 4 5 6
● ● ●● ●
●
●
●
●● ●● ●
bal
Apoï
deus
● ●●
●
● ●
●
●
●
●
●●●
● ●●
● ●
●
●
oloAp
oïde
us
1 2 3 4 5 6
●
●●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●●
● ●
mob
Apoï
deus
●● ●
●
● ●
cas
Apoï
deus
1 2 3 4 5 6
● ●
●●
●
● ●
●
● ●
●
● ●●
moa
Apoï
deus
●● ●
●● ●●
●
●●
●
●
●
●
vic
Apoï
deus
●
●
●
●● ●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
su
Col
eòpt
ers
●
●
●
●●
●
● ●●
● ● ●
●●
●
●
● ●●
car
Col
eòpt
ers
●
●
●
●
●
●●
●
●
●
●
●
● ●
●
● ●●
● ●
●
●
●
●● ●
●
●●
●
mon
Col
eòpt
ers
●●
●
●●
●
●
●
●
●
●
●
●
● ●● ●●
●
●
●●
●
● ●
●
●
●●
espC
oleò
pter
s
●●
●
●
●
●
● ●
● ●
●●
●●
●
●●
●● ●
● ●
●
● ●●
● ● ●
bal
Col
eòpt
ers
●
● ●
●
●
●
●
●
●●
●
●●
● ● ● ●●
●
●●
●●
●
●
●●
●● ●
olo
Col
eòpt
ers
●
●
●
●
●
●
●
●
● ●●
●
● ●
●
●
●●
● ●
●●
●
●
●
●
●
●●
●
mob
Col
eòpt
ers
●
●
●●
●●
●●
● ●
●●
●
●
●●
●
●
●●
●
●●
●
cas
Col
eòpt
ers
● ●
●
●● ●
●
●
●
●
●
●●●
●●
●
●
●
●
●
●
●
●
● ●
●
●
●
moa
Col
eòpt
ers
5^0
5^1
5^2
5^3
●
●
●
●
●
●●
●
●
●
●●
●
●
●
●●
●● ●
●
● ●
●
●
●
●
●
● ●
vic
Col
eòpt
ers
5^0
5^1
5^2
5^3
●
●
●
● ●
●●
●
●
●●
●●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●●
su
Díp
ters
1 2 3 4 5 6
● ●●
● ●
●
●
●●
●
●
● ●
●
●
●
●
●
●
●
carD
ípte
rs
●
●
●
●
●
●●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●●
●
●
●
●
●
●
mon
Díp
ters
1 2 3 4 5 6
●
●
●
● ●
●
●
●
●
●
●
●●
●
●
●
●●
●
●
●●
●
●
●
●
●
●
●
●
esp
Díp
ters
●
●
●●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●●
●●
●
●
●
●
●
●
bal
Díp
ters
1 2 3 4 5 6
●
● ●●
● ●
●
●●
●
●●
●
●
●
●
●
●
●
●●
●●
●
●
●
● ●
●
●
olo
Díp
ters
●
●
●
●
● ●
●●
●
●
●
●
●
●
●
●●
●●
●●
● ●
●
●
●
●
●●
●
mob
Díp
ters
1 2 3 4 5 6
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●●
●
●
●
●
●
●
●
●
cas
Díp
ters
●
●
●
●●
●
●
●●
● ●●
●
●
●
●●
●●
●
●●
● ●
●
●●
●
●
●
moa
Díp
ters
1 2 3 4 5 6
●●
●
●●
●
●
● ●
●
●
●
● ●● ●
●
●
●●
●
●
●
●
●●
●
● ●
vic
Díp
ters
con cereal centrecon cereal vora
eco cereal centreeco cereal vora
eco lleguminosa centre●
●
●
●
●
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 26 / 31
Resultats
Insectes pol·linitzadors i visitants floralsResultats variables entre grups d’insectes
management
log(abundance)
●
Con Eco
01
23
45
6
Coleoptera
●
Con Eco
01
23
45
6
Diptera
●
Con Eco
01
23
45
6
Apoidea
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 27 / 31
Resultats
Insectes pol·linitzadors i visitants floralsResultats variables entre grups d’insectes
position
log(abundance)
●●●
●●
●
●
C E
01
23
45
6
Coleoptera●
C E
01
23
45
6
Diptera
●
●
●●
●●●
●
C E
01
23
45
6
Apoidea
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 27 / 31
Resultats
Insectes pol·linitzadors i visitants floralsResultats variables entre grups d’insectes
management × position
log(
abun
danc
e)
●
●
●●
●
●
●
●
Con:C
Eco:C
Con:E
Eco:E
0
1
2
3
4
5
6
Coleoptera
●
●
Con:C
Eco:C
Con:E
Eco:E
0
1
2
3
4
5
6
Diptera
●
●
●
Con:C
Eco:C
Con:E
Eco:E
0
1
2
3
4
5
6
Apoidea
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 27 / 31
Resultats
Insectes pol·linitzadors i visitants floralsResultats variables entre grups d’insectes
crop
log(abundance)
●●
●
●
●
●
●
●●
Cer Leg
01
23
45
6
Coleoptera
Cer Leg
01
23
45
6
Diptera
Cer Leg
01
23
45
6
Apoidea
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 27 / 31
Resultats
La pol·linització de plantes dianaRepercuteixen aquests canvis sobre la pol·linització?
PAL
Pollin
atio
n ef
ficac
y
0.1
0.2
0.3
0.4
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
conventional centreconventional edge
organic centreorganic edge
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 28 / 31
Resultats
La pol·linització de plantes dianaRepercuteixen aquests canvis sobre la pol·linització?
PAL
Pollin
atio
n ef
ficac
y
0.1
0.2
0.3
0.4
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
●
●
●
●
●
●
●
●
Cereal Legume ●
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 28 / 31
Conclusions
Intensificació agrícola i pol·linitzadorsLa intensificació, principalment de paisatge, afecta l’abundànciad’insectes pol·linitzadorsEls insectes responen de manera molt local (presència de marges)pero la resposta depèn del grupLa inclusió de conreus florífers pot mitigar la pèrdua de densitatd’activitat causada per la intensificació de paisatge
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 29 / 31
Conclusions
Intensificació agrícola i funcionalitatLa pol·linització es pot veure afectada negativament per laintensificació de paisatgeLa intensificació de camp té un efecte més important sobre lapol·linització (interaccions entre paisatge i gestió)Els cultius que ofereixen recursos florals poden afavorir lapol·linització d’altres espècies que es beneficien de l’efecte “atractor”
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 29 / 31
Més enllà...
Qüestions obertesQuina és la resposta de cadascun dels grups d’insectes implicats enla pol·linització?
Quina és la capacitat de cadascun dels grups de portar a termeaquesta “tasca”?
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 30 / 31
Més enllà...
Qüestions obertesQuina és la resposta de cadascun dels grups d’insectes implicats enla pol·linització?Quina és la capacitat de cadascun dels grups de portar a termeaquesta “tasca”?
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 30 / 31
Més enllà...
Qüestions obertesCom d’específica és la pol·linització?
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 30 / 31
ReferènciesArmengot L, Jos´e-Mar´ia L, Blanco-Moreno J M, Bassa M, Chamorro L & Sans F X (2011) A novel index of land use intensity for organic and
conventional farming of Mediterranean cereal fields. Agronomy for Sustainable Development 31, 699–707, URLhttp://link.springer.com/10.1007/s13593-011-0042-0http://www.springerlink.com/content/k74682219q487883/.
Caballero-L´opez B, Blanco-Moreno J M, P´erez N, Pujade-Villar J, Ventura D, Oliva F & Sans F X (2010) A functional approach to assessingplant-arthropod interaction in winter wheat. Agriculture Ecosystems & Environment 137, 288–293, URLhttp://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0167880910000629.
Chamorro L, Romero-Puente A, Masalles R M & Sans F X (2007) Cambios en la diversidad de las comunidades arvenses en los cerealesde secano en Cataluña. In: Actas del XI Congreso 2007 de la Sociedad Española de Malherbología, 51–57.
European Environmental Agency (2011) Corine land cover 2006 by country. URLhttp://www.eea.europa.eu/data-and-maps/figures/corine-land-cover-2006-by-country-1.
Faostat (2015) Faostat. URL http://faostat3.fao.org/home/E.
Jos´e-Mar´ia L, Armengot L, Blanco-Moreno J M, Bassa M & Sans F X (2010) Effects of agricultural intensification on plant diversity inMediterranean dryland cereal fields. Journal of Applied Ecology 47, 832–840, URLhttp://blackwell-synergy.com/doi/abs/10.1111/j.1365-2664.2010.01822.x.
Jos´e-Mar´ia L, Blanco-Moreno J M, Armengot L, Sans F X & Jos´e-Mar´ia L (2011) How does agricultural intensification modulate changes inplant community composition? Agriculture Ecosystems & Environment 145, 77–84, URLhttp://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0167880910003518.
Preston C D, Pearman D A & Dines T D (2002) New atlas of the British and Irish flora. Oxford University Press.
Verburg P (2011) Agricultural Land Use Intensity Data. URL http://www.ivm.vu.nl/ag-intensity.
J. M. Blanco (Biologia Vegetal & IRBio) Agricultura, biodiversitat i pol·linització Seminari @ IBB, 2015 31 / 31