encouraging on farm biodiversity

Encouraging  on-­‐farm  biodiversity  

Paul  Manning,  BSc.  Ag  DPhil  Candidate,  University  of  Oxford  

Farmland  associated  species  in  widespread  decline.  

What  we  know.  

Ranges  of  farmland  birds  decline  under  more  intensive  agricultural  management.  

Donald  et  al.,  2001  

PopulaLons  of  birds  decline  when  agriculture  is  intensified.    

Donald  et  al.,  2001  

At  naLon  level,  more  intensive  producLon  linked  to  the  number  of  rare,  threatened,  or  exLnct  species.    

Storkey  et  al.  2011  

Post-­‐war  intensificaLon  of  agricultural  systems  has  resulted  in  widespread  decline  in  soil  seed  banks.  

Robinson  and  Sutherland,  2002  

We  see  a  huge  increase  in  the  frequency  of  exLncLons  during  periods  of  agricultural  intensificaLon.  

Ollerton  et  al.  2014  

Organic  producLon  can  play  an  important  role  in  restoring  and  conserving  farmland  biodiversity.  

What  we  know.  

Organic  farming  supports  biodiversity  

Meta-­‐analysis  by  Tuck  et  al.  

•  Screened  all  published  literature  on  how  organic  farming  affects  species  richness.  

•  Evaluated  the  findings  of  changes  in  diversity  in  184  cases.  

Organic  farming  systems  support  30%  more  species  than  convenLonal  farms.    

Plants  respond  more  strongly  to  organic  management  than  any  other  taxa.  

For  Farming  Systems  Typical  of  AtlanLc  Organic  ProducLon  Systems,  data  are  sparse!  

Organic  farming  has  a  stronger  posiLve  effect  on  biodiversity  in  more  intensively  farmed  landscapes.    

1.  What  are  the  most  effec/ve  ways  of  promo/ng  on-­‐farm  biodiversity?  

What  we  need  to  learn  

Hedgerows    

Longer  hedges  support  greater  number  of  bird  species.  Effect  is  stronger  in  simple  landscapes.    

Batary  et  al.,  2010  

Inclusion  of  trees  within  hedgerows  increases  Pipistrelle  bat  densiLes  on  agroecosystems.  

Kelm  et  al.  2014  

Bats  suppress  corn  earworm,  meaning  less  damage  from  Aspergillus  flavus  and  Fuserium  (ear  rot).  

Maine  and  Boyles.  2015  

All  hedgerows  are    not  created  equal  

Use  of  non-­‐crop  habitat  

Pywell  et  al.  2015  

•  Large  900  ha  farming  estate  •  Randomised  blocked  design.    •  Does  the  inclusion  of  agri-­‐environmental  schemes  affect  yield?  

Per  acre  yield  increased  with  proporLon  of  land  ‘spared’  

Pywell  et  al.  2015  

When  considering  land  lost,  overall  yields  found  to  be  the  same  across  sparing  strategies.  

Pywell  et  al.  2015  

Good  stewardship  of  natural  habitat  w/in  agroecosystems  can  have  significant  conservaLon  value.   James  et  al.  2015  

Use  of  naLve  plants  means  more  than  four  Lmes  the  abundance  of  buberflies!  

James  et  al.  2015  

SupporLng  pollinators  

CauLon  

•  Bee  hotels  might  not  help  naLve  biodiversity  and  could  have  negaLve  consequences  for  species  living  in  agricultural  landscapes.  

•  Greater  numbers  of  less  aggregated  nesLng  sites  could  be  of  greater  benefit.    

Studied  the  fate  of  600  ‘bee-­‐hotels’  set  in  urban  gardens  across  Toronto.  

Non-­‐naLve  bees  make  beber  use  of  nest  boxes  than  naLves.    

MacIvor  et  al.  2015  

We  need  to  be  wary  of  ‘bee-­‐washing’  

Recommended  ways  of  benefiAng  bees:  1.  Use  fewer/no  insecLcides  2.  Plant  a  diversity  of  flowers  3.  Offer  less  aggregated  nesLng  sites.  

1.  What  are  the  most  effec/ve  ways  of  promo/ng  on-­‐farm  biodiversity?  

2.  Does  more  biodiversity  support  greater  delivery  of  ecosystem  services?  

What  we  need  to  learn  

Biodiversity  –  Ecosystem  FuncLoning  relaLonships  are  like  a  box  of  chocolates.  

Biodiversity  –  Ecosystem  FuncLoning  

Biodiversity  

FuncLo

ning  

Biodiversity  –  Ecosystem  FuncLoning  FuncLo

ning  

Biodiversity  

Biodiversity  ecosystem  funcLoning  relaLonships  are  complicated!  

Is  there  an  economic  argument  to  conserving  pollinator  diversity  in  agroecosystems?  

Large  yield  benefits  are  mostly  provided  by  the  most  common  species  

Kleijn  et  al.,  2015  

Crop  visiLng  species  only  represent  a  Lny  fracLon  of  overall  bee  diversity  

Kleijn  et  al.,  2015  

Does  greater  predator  diversity  mean  more  or  less  pest  regulaLon?  

Snyder  et  al.  2006  

Greater  predator  diversity  suppresses  herbivore  populaLons!  

Snyder  et  al.  2006  

A  couple  of  examples  from  my  research.    

Dung  decomposiLon  

Dung  decomposiLon  

Dung  decomposiLon  

Improving  hydrological  properLes  of  soil  Brown  et  al.(2002)  

Improved  forage  growth  Bang  et  al.  (2005)  

Enhancing  feeding  acLvity  of  soil  mesofauna    

Manning  et  al.  (In  press  )      

Suppression  of  pasture  weeds?  Manning  et  al.  (In  Progress)  

Improved  soil  permeability  Bang  et  al.(2005)  

Alleviate  drought  stress  Johnson  et  al.  (2015)  

Suppression  of  faecal  pathogens  on  produce  Jones  et  al.  (2015)  

Slows  pasture  fouling  Anderson  et  al.  (1984)  

Controlling  spread  of  gastrointesLnal  parasites    Bryan  (1973)  

Dung  beetles  provide  mulLple  ecosystem  services    

Biology  can  be  subtle.  This  means  we  might  someLmes  overlook  interesLng  phenomena.  

1.  Dung  oviposi/ng  endocoprid  

Aphodius  ater  

2.  Soil  oviposi/ng  endocoprid  

Aphodius  fossor  

3.  Paracoprid  

Onthophagus  joannae  

Small  differences  in  dung  removal  across  all  treatments.  Significant  effects  probably  not  biologically  so.    

We  can  see  how  feeding  is  verLcally  straLfied  within  the  soil.    

3.  Paracoprid  beetles  seem  to  drive  higher  levels  of  feeding  ac/vity  by  soil  fauna.      

Clear  paberns  of  funcLonal  idenLty  on  bait  consumpLon.    

Clear  paberns  of  funcLonal  idenLty  on  bait  consumpLon.    

Clear  paberns  of  funcLonal  idenLty  on  bait  consumpLon.    

The  importance  of  diversity  can  be  higher  when  you  consider  mulLple  ecosystem  services.    

Improving  hydrological  properLes  of  soil  Brown  et  al.(2002)  

Improved  forage  growth  Bang  et  al.  (2005)  

Enhancing  feeding  acLvity  of  soil  mesofauna    

Manning  et  al.  (In  press  )      

Suppression  of  pasture  weeds?  Manning  et  al.  (In  Progress)  

Improved  soil  permeability  Bang  et  al.(2005)  

Alleviate  drought  stress  Johnson  et  al.  (2015)  

Suppression  of  faecal  pathogens  on  produce  Jones  et  al.  (2015)  

Slows  pasture  fouling  Anderson  et  al.  (1984)  

Controlling  spread  of  gastrointesLnal  parasites    Bryan  (1973)  

Dung  beetles  provide  mulLple  ecosystem  services    

Dung  beetles  are  suscepLble  to  stressors.  

Whether  diversity  meant  higher  grass  growth  depended  on  whether  system  was  disturbed.  

Soil  fauna  feeding  acLvity  isn’t  significantly  influenced  by  diversity  or  perturbaLon.  

Feed

ing  acLvity

 (%)  

Bulk  den

sity  (kg·∙m

−3)  

Bulk  density  isn’t  significantly  influenced  by  diversity  or  perturbaLon.  

Dung  beetles  exposed  to  ivermecLn  consume  significantly  less  dung.  No  effect  of  diversity.  

Higher  dung  beetle  diversity  means  much  higher  funcLoning.  This  relaLonship  is  lost  under  ivermecLn  exposure.    

How  percepLve  are  the  public  to  biodiversity?  

“Would  you  like  to  see  more  biodiversity?”  

89%  

83%  

57%  

23%  Schwartz  et  al.  2014  

IntervenLons  were  made  to  increase  biodiversity.  

Schwartz  et  al.  2014  

Biodiversity  manipulaLons  successful  

27%  

49%  

Schwartz  et  al.  2014  

Respondents  did  not  noLce  any  of  the  changes  in  species  richness  in  birds,  pollinators.    InformaLve  posters,  and  interpretaLon  meant  visitors  became  aware  of  parkland  biodiversity.      

Schwartz  et  al.  2014  

What  does  this  mean  for  the  organic  industry?  

•  Important  to  CHAMPION  the  benefits  of  organic  agriculture  in  supporLng  farmland  diversity.  

•  People  care.  This  can  become  a  really  important  way  of  engaging  supporters,  and  the  public  on  the  benefits  of  organic  producLon  systems.    

In  summary  

•  Organic  producLon  supports  biodiversity.  •  Many  intervenLons  can  support  on-­‐farm  biodiversity.  Experiment  with  management.  Find  out  what  works  for  you.    

•  Data  are  noisy!  Large  experiments,  collaboraLon  key  to  discovering  paberns.    

•  Biodiversity  can  support  greater  delivery  of  ecosystem  services.  BUT,  it’s  complicated.  

Thanks.