Effect of green infrastructures on pollinators and pollination in almond orchards

Abstract

Habitat destruction and fragmentation caused by anthropogenic changes in the landscape, agricultural intensification, and inappropriate use of agrochemicals are significant drivers of biodiversity losses of insect pollinators, dramatically impacting pollination ecosystem services. This biodiversity- dependent service contributes to the yield and quality of over 75% of crops worldwide. The area occupied by pollinator-dependent crops has increased significantly over the last decades, and predictions point to a scenario of growing food demands and decreased pollination services. In this context, it is crucial to evaluate the success of management tools, such as implementing new green infrastructures (GIs) or maintaining the existing ones, to promote the stability and sustainability of pollination services. This work evaluates the effect of GIs in pollinator communities and pollination services in almond orchards by testing two alternative hypotheses: GIs work as reservoirs for pollinators that spill over to the crop fields, providing pollination services to the crop (‘exporter’ hypothesis), or GIs create a sink effect on the crop edge, hindering the dispersal of pollinators to the field (‘concentrator’ hypothesis). For this, two intensive and super-intensive almond orchards (around 300 ha each) were selected in an emerging production region in Portugal, Beira Baixa. GIs’ impact on insect pollinators’ abundance and diversity, pollination services, and crop productivity were quantified. Floral visitors and visitation rates were recorded in the GIs and in the crop at specific distances from the GI. Additionally, at the same distances in the crop, pollen tube and fruit production were also quantified. Floral and nesting resources were quantified in the GI and orchard to assess site quality for the pollinators’ community. In total were assessed eight different types of GIs (ditch, pasture, cork oak, temporary crop, water line, water body, mixed forest and scrub). The results obtained show: 1) a diverse community of pollinators within almond orchards and in the surroundings GIs, but almond is mainly visited by honeybees; 2) the resource quality of the GIs explained visitation rates within the orchard, although no relationship was observed with remaining variables; 3) honeybee abundance drive whole pollinator abundance, visitation rates and pollen tubes in almond; 4) diversity of plants in the orchard relate positively with visitation rates and pollen tubes in almond, but not with wild pollinator abundance; 5) the distance to the GI did not affected any of the response variables; 6) GIs harbour a significantly higher abundance of wild pollinators, while honeybees tend to present the opposite pattern. Consequently, the results suggest 1) that GIs behave as a sink effect making it difficult for pollinators to disperse to the field, and 2) that richer GIs harbour more abundant and diverse pollinator assemblages, increasing visitation rates in the orchard, although without clear effects in almond productivity.

A destruição e fragmentação de habitats causada por mudanças antrópicas na paisagem, intensificação agrícola e uso inadequado de agroquímicos são fatores significativos da perda de biodiversidade de insetos polinizadores, impactando dramaticamente os serviços de ecossistema de polinização. Este serviço dependente da biodiversidade contribui para o rendimento e a qualidade de mais de 75% das colheitas em todo o mundo. A área ocupada por cultivos dependentes de polinizadores aumentou significativamente nas últimas décadas, e as previsões apontam para um cenário de crescente necessidade de alimentos e diminuição dos serviços de polinização. Neste contexto, é fundamental avaliar o sucesso de ferramentas de gestão, como a implementação de novas infraestruturas verdes (IVs) ou a manutenção das existentes, para promover a estabilidade e sustentabilidade dos serviços de polinização. Este trabalho avalia o efeito das IVs nas comunidades de polinizadores e serviços de polinização em pomares de amendoeiras testando duas hipóteses alternativas: as IVs funcionam como reservatórios para os polinizadores que por sua vez transbordam para os campos de cultivo, prestando serviços de polinização à cultura (hipótese do 'exportador'), ou as IVs criam um efeito sumidouro na margem do pomar, dificultando a dispersão dos polinizadores para o campo (hipótese do 'concentrador'). Para isso, foram selecionados dois pomares intensivos e superintensivos de amendoeiras (cerca de 300 ha cada) numa região de produção emergente em Portugal, a Beira Baixa. O impacto das IVs na abundância e diversidade de insetos polinizadores, serviços de polinização e produtividade das culturas foram quantificados. Os visitantes florais e as taxas de visitação foram registadas nas IVs e na cultura a distâncias específicas da IV. Adicionalmente, às mesmas distâncias foram também quantificados os tubos polínicos e produção de frutos. Os recursos florais e de nidificação foram quantificados na IV e pomar, para avaliar a qualidade do local para a comunidade de polinizadores. No total foram avaliados oito tipos diferentes de IV (vala, pastagem, sobreiral, cultura temporária, linha de água, corpo de água, floresta mista e mato). Os resultados obtidos mostram: 1) uma comunidade diversificada de polinizadores nos pomares de amendoeiras e nas IVs do entorno, no entanto a amêndoa é visitada principalmente por abelhas-do-mel; 2) a qualidade dos recursos das IVs explicou as taxas de visitação no pomar, embora não tenha sido observada relação com as demais variáveis; 3) a abundância de abelhas-do-mel acompanha a abundância de polinizadores totais, taxas de visitação e tubos polínicos em amêndoa; 4) a diversidade de plantas no pomar relaciona-se positivamente com as taxas de visitação e número de tubos polínicos em amêndoa, mas não com a abundância de polinizadores selvagens; 5) a distância até à IV não afetou nenhuma das variáveis de resposta; 6) as IVs abrigam uma abundância significativamente maior de polinizadores selvagens, enquanto as abelhas-do-mel tendem a apresentar o padrão oposto. Consequentemente, os resultados sugerem 1) que as IVs têm um efeito sumidouro, dificultando a dispersão dos polinizadores para o campo, e 2) que as IVs mais ricas abrigam comunidades de polinizadores mais abundantes e diversas, aumentando as taxas de visitação no pomar, embora sem efeitos claros na produtividade da amêndoa.