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SLU:s publikationsdatabas (SLUpub)

Forskningsartikel2024Vetenskapligt granskadÖppen tillgång

Diversified cropping strengthens herbivore regulation by providing seasonal resource continuity to predators

Heinen, Janina; Dominguez-Garcia, Virginia; Aguilera, Guillermo; Malsher, Gerard; Vesterinen, Eero; Roslin, Tomas; Bommarco, Riccardo; Bartomeus, Ignasi

Sammanfattning

Agricultural practices shape arthropod communities in arable fields, consequently influencing their interactions and the resulting ecosystem services, in particular pest regulation. Predatory arthropods play a pivotal role by preying on herbivores, soil fauna, and on other predators. However, the intricate mechanisms through which agricultural practices shape the dietary preferences of predators, and regulate herbivore populations remain complex and inadequately understood. We assessed how fertilisation with organic fertiliser and extending crop rotations with perennial ley affected predation pressure across prey taxa. We mapped predator and prey trophic linkages with molecular analysis of carabid predator gut contents, and measured densities and taxonomic richness of predators, herbivores, and soil fauna in 19 cereal fields during three samplings across the growing season. We derived two food web structure metrics: prey vulnerability that is the average number of predators feeding on a selected prey, and predator trophic redundancy, that is dietary overlap. Prey vulnerability was compared among soil fauna, herbivores, and other predator species (that is interspecific intraguild predation) over the growing season, and across treatments. The mechanistic underpinnings of observed shifts in vulnerability of herbivorous prey at different crop stages were identified using information criteria to select among candidate variables related to the richness, density and interaction structure of the different guilds during both the current, and the previous crop stages. Agricultural diversification via organic fertilisation combined with perennial ley in the crop rotation decreased the vulnerability of both intraguild prey and soil fauna prey, and stabilised herbivore vulnerability. Mechanistically, the vulnerability of herbivorous prey at crop ripening emerges from the combination of predator richness and trophic redundancy during this sampling round, rather than from carryover effects from previous crop stages. Synthesis and applications: Our results suggest that locally provided resource continuity through diversified cropping practices bolster biological pest regulation, thus underline the importance of lesser disturbance in arable ecosystems for the provision of ecosystem services. Enhanced predator species richness together with availability of alternative prey through the season underpins this enhanced pest regulation.Las prá cticas agrí colas determinan las comunidades de artró podos en campos de cultivo, influyendo consecuentemente en como interaccionan y en los servicios ecosisté micos de los que nos proveen, en particular de la regulació n de plagas. Los artró podos depredadores desempeñ an un papel fundamental al alimentarse de herbí voros, fauna del suelo y de otros depredadores. Sin embargo, los mecanismos a travé s de los cuales diferentes prá cticas agrí colas moldean las preferencias dieté ticas de los depredadores y regulan las poblaciones de herbí voros siguen siendo complejos e insuficientemente comprendidos. En é ste studio evaluamos có mo la fertilizació n orgá nica y la extensió n de las rotaciones de cultivos con praderas perennes afectan la presió n de depredació n sobre diferentes taxones. Para ello, caracterizamos las relaciones tró ficas entre depredadores y presas mediante aná lisis moleculares del contenido intestinal de los depredadores cará bidos y medimos las densidades y la riqueza taxonó mica de depredadores, herbí voros y fauna del suelo en 19 campos de cereales durante tres muestreos a lo largo del desarroyo del cultivo. Calculamos dos mé tricas de la estructura de la red tró fica: la vulnerabilidad de la presa, es decir, el nú mero promedio de depredadores que se alimentan de una presa seleccionada, y la redundancia tró fica del depredador, es decir, la superposició n dieté tica. Comparamos la vulnerabilidad de la presa entre la fauna del suelo, herbí voros y otras especies de depredadores (es decir, la depredació n interespecí fica dentro del grupo tró fico) durante la temporada de desarroyo del cultivo y entre los tratamientos. Para identificar qué mecaní smos está n detrá s de los cambios observados en la vulnerabilidad de los herbí voros en diferentes etapas del desarroyo del cultivo, utilizamos una seleció n de modelos incluyendo variables candidatas relacionadas con la riqueza, densidad y estructura de interacció n de los diferentes grupos tró ficos tanto durante la etapa actual del cultivo como la anterior. Los resultados muestran có mo la diversificació n agrí cola a travé s de la fertilizació n orgá nica combinada con praderas perennes en la rotació n de cultivos disminuyó la vulnerabilidad tanto de las presas dentro del propio grupo tró fico como de las presas de la fauna del suelo y estabilizó la vulnerabilidad de los herbí voros. Mecaní sticamente, la vulnerabilidad de las presas herbí voras durante el periodo de madurez del cultivo surge de la combinació n de la riqueza de depredadores y la redundancia tró fica durante esta ronda de muestreo, en lugar de a los efectos acumulados de las etapas previas. Aplicació n y sí ntesis: Nuestros resultados sugieren que la continuidad de recursos proporcionada localmente a travé s de prá cticas agrí colas diversificadas fortalece la regulació n bioló gica de plagas, subrayando así la importancia de una menor perturbació n en los ecosistemas de cultivo para la provisió n de servicios ecosisté micos. La mayor riqueza de especies de depredadores junto con mú ltiples recursos de presas complementarios es clave para la correcta regulació n de plagas.Our results suggest that locally provided resource continuity through diversified cropping practices bolster biological pest regulation, thus underline the importance of lesser disturbance in arable ecosystems for the provision of ecosystem services. Enhanced predator species richness together with availability of alternative prey through the season underpins this enhanced pest regulation.image

Nyckelord

biological pest control; crop protection; crop rotation; fertiliser; food web; intraguild predation; perennials; vulnerability

Publicerad i

Journal of Applied Ecology
2024,
Utgivare: WILEY