Optimalisatie van functionele biodiversiteit in het agrarisch landschap

Felix Wäckers

Landbouw Milieu

Focus op natuurbescherming

Agri Environment Schemes

Conflicterende objectieven

Telers kiezen voor ecologisch minst renderende opties

Landbouw Milieu

Focus op ecosysteemdiensten

Agri Environment Schemes

€320 miljard/jaar €90 miljard/jaar(Constanza 1997)

Hoe ecosysteemdiensten optimaliseren?Traditioneel paradigma: Verhoog biodiversiteit (div ersiteit = diensten)

Andow D.A. (Ann. Rev. Entomol. 36: 561-586)Vegetational diversity and pest control

• 52% van de gepubliceerde studies zien verminderde plaagdruk in agrarische systemen met hoge biodiversiteit

• 33% zien geen of variabele effecten

• 15% zien juist een verhoogde plaagdruk.

Effecten zijn variabel

Werkt het?Voorbeeld biologische plaagbestrijding

Hoe ecosysteemdiensten te optimaliseren?

Traditioneel paradigma: verhoog biodiversiteitGericht landschapsmanagement: diversiteit selectief verhogenFocus op functionele groepen die de ecosysteemdiensten leveren

1. Identificeer ecologische eisen van doelorganismen die ESD leveren2. Selecteer plantensoorten die effectief in deze behoeftes voorzien

Verschillende organismen hebben verschillende behoeftes

Bottleneck: gebrek aan nectar en stuifmeel in veel gewassen

0

5

10

15

20

25

30

5 10 15 20 25 30 35 40

age wasp [days]

aver

age

num

ber

para

sitiz

ed c

ater

pilla

rs Control 1 (N=6)

Control 2 (N=5)

Nectar 1 (N=6)

Nectar 2 (N=6)

Winkler et al., (2006)

Consumer benefitsDe impact van bloemennectar op de biologische plaagbestrijding

De meeste biologische bestrijders zijn afhankelijk van nectar/stuifmeel.

Type Plant-feeding stage

Arthropod examples can be found within: Type of plant food utilised

Life-history omnivory

adult Neuroptera:Diptera:

Hymenoptera:

Coleoptera:

Chrysopidae (green lacewings)Syrphidae (hoverflies)Cecidomyiidae (gall midges)Tachinidea (parasitoid flies)Ichneumonidae, Braconidae,a.o. (parasitoid wasps)Vespidae (social wasps)Formicidae (ants) Meloidae (blister beetles)

nectar, pollennectar, pollennectarnectarnectarnectarnectar, fruitnectarnectar, pollen

juvenile Heteroptera: Pentatomidae (stink bugs) plant-juice

Temporal omnivory

adult Hymenoptera:

Coleoptera:

Ichneumonidae, Braconidae, a.o. (host feeding parasitoids)Cicindelidae (tiger beetles)

nectar

seeds

juvenile Araneae: Araneidae (orb web spiders) pollen

Permanent omnivory

adult & juvenile

Acari:Mesostigmat

Heteroptera:

Neuroptera:

Thysanoptera:

Coleoptera:

Phytoseiidae(predatory mites)

Pentatomidae (stink bugs)Miridae (mirid bugs)Geocorinae (big-eyed bugs)Anthocoridae (flower bugs)Chrysopa, Hemerobiidae

(brown lacewings)Aeolothripidae, PhlaeothripidaeCoccinellidae (ladybirds)Carabidae (ground beetles)

nectarpollenplant juiceplant juiceplant juicepollennectar, pollen

leaves, pollennectarpollenseeds

Aegopodium podagraria

Daucus carota

Origanum vulgare

Galium mollugoLeucanthemum vulgare

Erigeron annuus

Trifolium repensMedicago lupulinaTrifolium pratense

Achillea millefolium

Vicia sativa

Nectarbereikbaar

Nectar niet bereikbaar

Att

ract

ief

Nie

t att

ract

ief

Geschikt om biologische bestrijding te ondersteunen

(Wäckers, 1996; 2004)

Gefundeerde selectie van bloeiende vegetatie levert eenmultifunctioneel gereedschap om ecosysteem diensten te optimaliseren

- Selecteer planten die gericht biologische bestrijders of bestuivers ondersteunen

- Selecteer planten die niet geschikt zijn voor plagen.

- Selecteer planten die meervoudige ecosysteemdiensten ondersteunen

Gericht landschapsmanagement

Selecteer planten die biologische bestrijding ondersteunen

Choice Longevity (AFLI)

family speciesFloral Nectardepth

HoverflyE. balteatus

HoverflyE. balteatus

LacewingC. carnea

ParasitoidsReferences parasitoids

(species)

Apiaceae Ammi majus 0 + + + - Geneau et al., unpubl. (Microplitis mediator)

Apiaceae Coriandrum sativum 0 + + +/- Vattala et al., 2006 (Microtonus hyperodae)

Apiaceae Daucus carota 0 +/- + ++ + Winkler et al., 2009 (Cotesia glomerata)

Apiaceae Foeniculum vulgare 0 + + + Winkler et al., 2009 (Cotesia glomerata)

Apiaceae Heracleum spondylium 0 +/- + +/- Winkler et al., 2009 (Cotesia glomerata)

Apiaceae Pastinaca sativa 0 + + ++ +/- Foster & Ruessink, 1984 (Meteorus rubens)

Polygonaceae Fagopyrum esculentum 0 + + + + Winkler et al., 2009 (Cotesia glomerata)

Boraginaceae Borago officinalis 0 - + ++ - Nilsson et al., unpubl. (Trybliographa rapae)

Ranunculaceae Ranunculus acris 0 + + - Kehrli & Bacher, 2008 (Minotetrastichus frontalis)

Caryophyllaceae Gypsophila elegans 1 +/- + ++Asteraceae Matricaria chamomilla 1 +/- + + - Nilsson et al., unpubl. (Trybliographa rapae)

Asteraceae Achillea millefolium 1 +/- + +/- - Wäckers 2004 (Cotesia glomerata)

Asteraceae L Cichorium intybus 1 - - +Asteraceae Chrysanthemum segetum 2 +/- + +Asteraceae Anthemis tinctoria 2 - +/- +/-Asteraceae Leucanthemum vulgare 2 +/- + - Wäckers 2004 (Cotesia glomerata)

Asteraceae Tanacetum vulgare 2 - - +/-Asteraceae Calendula officinalis 3 - - Rahat et al., 2005 (Trissolcus basalis)

Asteraceae Centaurea cyanus (+EFN) 3 +/- + ++ +/- Winkler et al., 2009 (Cotesia glomerata)

Asteraceae Helianthus annuus (+EFN) 3 + +Asteraceae Cosmos bipinnatus 4 - - +/- + Rahat et al., 2005 (Trissolcus basalis)

Malvaceae Malva sylvestris 4 - - -Boraginaceae Phacelia tanacetifolia 4 +/- +/- +/- - Irvin et al., 2007 (Gonatocerus spp.)

Fabaceae Medicago sativa 4 - - - Kehrli & Bacher, 2008 (Minotetrastichus frontalis)

Fabaceae Vicia sativa (+EFN) 4 - + ++ Geneau et al., unpubl. (Microplitis mediator)

Fabaceae Lotus corniculatus 4 - -

(Wäckers and van Rijn, 2012)

Selecteer planten die niet geschikt zijn voor plagen

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Contro

l (wate

r)Cen

taure

a jac

aeOrig

anum

vulga

reOrn

ithop

us sa

tivus

Medica

go sp

.Trifo

lium

prate

nse

Centau

rea c

yanu

sDau

cus c

arota

Anethu

m gr

aveo

lens

Fagop

yrum

escu

lentum

surv

ival

(day

s)

Pieris rapae

Cotesia glomerata

Plaag

Biologische bestrijder

(Winkler et al., 2009)

Selecteer planten die meervoudige ecosysteem diensten ondersteunen

Bestuivers Biologische bestrijders

Bes

tuiv

er m

ix

Bio

logi

sche

bes

trijd

ingl

mix

Com

bina

tie

(Campbell, Biesmeijer Varma & Wäckers, 2012)

Vertaling naar de PraktijkFAB (Functionele AgroBiodiversiteit): Grootschalig biodiversiteitsproject in de Hoekse Waard samen met conventionele en biologische telers. Introductie van eenjarige en meerjarige akkerranden.

Demonstratie bedrijven

Demonstratie bedrijven

PotatoAphid peak: mid July

Wheatmid June

bladluizen

0

2

4

6

8

2005 2006 2007

aant

al/h

alm A

BCD

bedrijf

rover/luis

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

2005 2006 2007

verh

oudi

ng

01234567

2005 2006 2007

no./l

eaf

ABCD

farm

aphids

predator/prey

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

2005 2006 2007

ratio

Resultaten over drie jaar mbt populaties bladluizen en biologische bestrijders

aphidsaphids

Predator/prey

Meer nuttigen Minder plagen

De positieve spiraal

Meer biodiversiteit

Minder chemie

Optimizing Ecosystem Services in Terms of Agronomy and Conservation (ECOSTAC.CO.UK)

Growing Wild

Biologische bestrijders in akkerranden

June - Sept 2010

0

50

100

150

200

250

300

Hoverf lies Bumble bees Parasitoid w asps Ladybirds

Beneficial insect group

Mea

n in

sect

s ob

serv

ed

Insects observed in flowering field margin

Insects observed in grassy margin

June-Sept 2011

0

50

100

150

200

250

Hoverf lies Bumble bees Parasitoid w asps Ladybirds

Beneficial insect group

Mea

n in

sect

s ob

serv

ed

Insects observed in flowering field margin

Insects observed in grassy field margin

Gewas monitoring

CF1 CF2 CF3

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

08.0

6

15.0

6

22.0

6

29.0

6

06.0

7

08.0

6

15.0

6

22.0

6

29.0

6

06.0

7

08.0

6

15.0

6

22.0

6

29.0

6

06.0

7

CF1 - CF2 - CF3

Sample site and date

Pro

porti

onal

aph

id d

istri

butio

n

0

10

20

30

40

50

60

70

% p

aras

itism

Aphid % distribution

% parasitism

Bladluis in erwt

Opbrengst?

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1 2 3

Tarwe (tonnen/ha)

+12%

0

1

2

3

4

5

6

7

1 2 3

Erwten (tonnen/ha)

+26%

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1 2 3

Wortels (tonnen/ha)

+32%

Focus op voordelen voor de telers

Functionele Biodiversiteit• Laat zien dat opbrengst en natuurbeheer verenigbare

doelstellingen zijn • Geeft telers oplossingen voor problemen mbt

bestuiving en wegvallende chemische opties• Compatibel met huidige praktijk

• Creëerd een win-win voor telers en natuur

Dank

Seed selection

- Database of >100 plants- Categorized by 16 criteria

Flower species mix

Tailor made - to meet grower´s requirements- to maximize ecosystem services

https://www.youtube.com/watch?v=w8RxjZ

0f8dE• https://youtu.be/w8RxjZ0f8dE

Spraying Food Supplements

Dosage 500 g / ha / application(0,45 lbs / acre / application)

Interval Every 2 weeks

N°of applications min. 2-3 times, depending on predatory mite density

Application method

To dust Use:

Spraying Food Supplements

Pollen

Better establishment and rapid population growth

even before pests arrive!

30/11/2015

Crop:

- Cut roses

Result:- 2,5 times more predatory mites

after 1 x introduction en 3 x

Nutrimite as compared to

3 x introductions!

More with Less

Bro

n: P

ijnak

ker,

J.,

et a

l. B

iobe

st B

elgi

um

Can we support biocontrol of California red scale, the most important pest in citrus?

Aphytis melinus is thought to be the key parasitoid. Sugar availability is bottleneck.

42

Spraying Food Supplements:

Sugars

43

Spraying Food Supplements:

Sugars

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

Control Releases Releases +sugars

Imm

atur

e A

ph

ytis

/ fru

it

Do diverse bird conservation marginsprovide floral resources for biocontrol?

Meteorus autographae

Parasitoid feeding at a vetch nectary

overall sugar levels in Meteorus autographae

0

5

10

15

20

25

30

35

40

control bobwhite cahaba vetch

Parasitoid feeding at a vetch nectary

Conclusions

High diversity field margins for bobwhite quail conservation failed to provide food to a biological control

agent and did not enhance biological pest control in the adjacent crop.

Parasitoids did clearly benefit from pure stands of cahaba white vetch.

Impact on Biocontrol is a function of resource availability ( flower

suitability), rather than diversity.

ug/wesp