Small biotopes in agricultural landscapes: importance for vascular plants and effects of management

Abstract

As a consequence of agricultural intensification, large areas of non-crop habitat have been lost and farmland biodiversity has declined. Previous studies have shown that the extent of non-crop habitat influences farmland biodiversity, but the relative importance of different habitat types is less well known and the contribution of small incidental habitats to landscape-scale species richness is not fully understood. In the thesis, I have examined the importance of small biotopes (uncultivated field margins, ditches, marl pits, road verges etc.) to landscape-scale richness of vascular plants within agricultural landscapes of varying complexity. I sampled vascular plants within five different habitat types and calculated the relative contribution of each habitat type to overall species richness. The results showed that small biotopes are highly important for the preservation of vascular plants within agricultural landscapes. Small biotopes contained a majority of the species that were found within each study site and contributed considerably more than their relative area to total species richness. Plant species used as pollen and nectar resources by bees were found in the same relative proportions within the different habitat types as all vascular plants, but the extent to which the habitat types were used as pollen resources varied over the season and between bee taxa. I also used data from the regional flora for Scania to model the importance of different types of non-crop habitat for total and grassland species richness within 6.25 km2-sites in agricultural landscapes of varying complexity. Within the most simplified landscapes, landscape-scale species richness (all species and grassland species) was mainly determined by the most widespread non-crop habitat types, whereas the extent of small biotopes influenced landscape-scale species richness within the more complex agricultural landscapes.



Historically Swedish small biotopes were kept open by grazing and haymaking, but after the traditional management was abandoned a gradual encroachment of woody vegetation began. Concern that the increase in woody vegetation would adversely affect the biological and cultural values of small biotopes lead to the establishment of a Swedish agri-environment schemes (AES)which stipulated farmers to keep small biotopes on their property free from woody vegetation. In the thesis I have evaluated to what extent the biological values of small biotopes are influenced by the prescribed management. To this end, I compared the flora (richness and species composition of vascular plants) of open and overgrown field margins. I found no indication that non-woody plant species benefited from the removal of woody vegetation as prescribed by the AES for small biotopes. Taking measures to counteract eutrophication, in combination with field layer management of the least impoverished small biotopes,is therefore more likely to enhance the floristic values of small biotopes than the removal of woody vegetation alone.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Under 1900-talet har jordbruket förändrats drastiskt. Från ett småskaliga lantbruk där åkrar, ängar och betesmarker avlöste varandra, och varje gård var beroende av att både odla mat och hålla djuren med foder, till ett allt mer specialiserat jordbruk där både de enskilda gårdarna och hela regioner specialiserat sig mot antingen spannmålsproduktion eller djurhållning. Ogödslade betesmarker och slåtterängar hör till Europas rikaste livsmiljöer men har nästan helt försvunnit inom det moderna jordbrukslandskapet. Åkerrenar och andra tidigare obrukade småområden har i allt större utsträckning tagits i bruk i tak med att åkrarna slagits samman och blivit större. Åkermarken brukas intensivare och gödning, dränering och bevattning har gjort att skillnader inom och mellan åkrar jämnats ut och att en stor del av den variation som tidigare bidrog till att så många olika arter kunde finna livsrum inom jordbrukslandskapet har gått förlorad.



De förändringar som skett inom lantbruket har haft långtgående konsekvenser för odlingslandskapets djur- och växtliv, vilket trängts undan allt mer i takt med att andelen uppodlade mark har ökat. Omkring en tredjedel av Sverige rödlistade arter, och 60 % av de rödlistade kärlväxterna, är idag knutna till odlingslandskapet. För att minska jordbrukets negativa miljöpåverkan betalas miljöstöd ut till lantbrukare som åtar sig att utföra åtgärder som anses vara gynnsam för miljön. Dock har flera studier visat att långt ifrån alla miljöstöd uppnår önskat resultat och vikten av vetenskapligt beprövade skötselmetoder och ordentliga utvärderingar av miljöstöden har påpekats. Det finns också studier som visat att det omgivande landskapet kan påverka hur effektiv en åtgärd är. Skillnader mellan antalet åkerogräs i ekologiska och konventionella fält har till exempel visat sig vara större i mer förenklade landskap, där i stort sett all mark är uppodlad, än i mer komplexa landskap där fler andra livsmiljöer finns kvar.



Inom ramen för det förra landsbygdsprogrammet betalades miljöstöd ut till lantbrukare som höll sina småbiotoper (små, icke-uppodlade områden inom och mellan åkrar, t ex åkerrenar, stenmurar, brukningsvägar, märgelgravar mm) fria från vedartad vegetation. Syftet var att förhindra den pågående igenväxningen, bibehålla biologiskt rika livsmiljöer inom odlingslandskapet samt att bevara en del av vårt kulturarv. I den här avhandlingen utvärderades stödets effekt på markfloran genom att jämföra vilka växter vi hittat i öppna åkerrenar (sådana som uppfyller kriterierna för miljöstöd) och igenvuxna åkerrenar (sådana som inte uppfyller kriterierna). Vi jämförde artrikedom och artsammansättning i de öppna och de igenvuxna åkerrenarna och tittade också på om antalet ovanliga arter, minskande arter, ljuskrävande arter och skuggkänsliga arter skiljde sig åt. Vi hittade ingen effekt av träd och busktäckningen på markfloran. Den enda gruppen som skiljde sig åt mellan de två kategorierna var de vedartade växterna som, föga förvånande, var färre i de öppna åkerrenarna. Däremot såg vi att artrikedomen påverkades av hur mycket annan åkerren det fanns i det omgivande landskapet. Åkerrenar i de simpla landskapen, med stora åkrar och få andra livsmiljöer (den skånska slättbygden), var fattigare än åkerrenarna i de mer komplexa landskapen, som hade samma andel åker men mindre fält och alltså mer kant (en del av den skånska mellanbygden).



Småbiotopers betydelse för jordbrukslandskapets djur- och växtliv omtalas ofta men är inte till fullo känd. När total artrikedom på stor skala studeras klumpas ofta all icke-uppodlad mark samman till en, eller några få, kategorier och därmed förblir den relativa betydelsen av de olika icke-uppodlade livsmiljöer okänd. I studier om täcker hela regioner saknas dessutom ofta information om småbiotopernas utbredning helt, även om användandet av högupplösta satellitbilder börjar ändra på den saken. I andra studier bedöms småbiotopernas betydelse i förhållande till hur stor del av sin artsammansättning de har gemensamt med, till exempel, närliggande gräsmarker men utan att ta hänsyn till förhållandet mellan hur stor andel av de enskilda arternas population som finns inom småbiotoper kontra gräsmarker. De studier som försökt kvantifiera den relativa betydelsen av småbiotoper visar dessutom i viss mån på olika resultat. I avhandlingen användes därför två olika sätt för att undersöka hur den totala floran i landskapet påverkas av småbiotopers förekomst. Tre olika sorters landskap användes i båda studierna för att kunna studera om småbiotopernas relativa betydelse för artrikedom på stor skala påverkas av landskapstyp. Teoretiskt skulle småbiotoperna antingen kunna förväntas få störst betydelse i de simpla landskapen, eftersom där finns så lite annat, eller i de mest komplexa landskapen, eftersom det där finns fler arter att påverka utbredningen av.



I den första av de två studierna där vi studerat småbiotopers relativa betydelse används inventeringsdata från fem olika sorters livsmiljöer: åkrar, gräsmarker, linjeformade småbiotoper (främst åkerrenar), punktformade småbiotoper (t ex märgelgravar och stenrösen) och vägrenar. Utifrån arternas frekvens inom varje livsmiljö, och livsmiljöernas sammanlagda utbredning, beräknades hur stor andel av den totala populationen för varje enskild art som de olika livsmiljöerna kunde förväntas bidra med. En livsmiljö som förväntades hysa halva den totala populationen av en viss art tilldelades ett värde på 0.5 för den arten, en livsmiljö som förväntades hysa en fjärdedel av artens population tilldelades ett värde på 0.25 o.s.v. Genom att addera värdena för de enskilda arterna inom varje livsmiljö fick vi fram varje livsmiljös bidrag till det totala artantalet i landskapet. Vi fann att de olika livsmiljöerna bidrog ungefär lika mycket till det totala artantalet, trots att skillnaden i ytande täckte var stor. Åkrar bidrog i de mest förenklade landskapen, där de täckte mer än 90 % av markytan, med motsvarande drygt 20 % av det totala artantalet medan de linjeformade småbiotoperna, i samma landskap, bidrog med omkring 20 % av arterna på 0.7 % av den totala ytan. Åkrarnas ”värde” låg framför allt i att de, genom sin stora yta, fick stor genomslagskraft för ett fåtal arter (som dock ofta hittats även inom de andra livsmiljöerna) medan småbiotopernas ”värde” istället låg i att de bidrog till betydligt fler arter, även om det relativa bidraget för varje enskild art var lägre. Studien visade därmed att småbiotoper, ur bevarande synpunkt, är ytterst viktiga för kärlväxter. Vi visade också att småbiotoperna var viktiga för de växter som nyttjas som pollen- och nektarresurser av bin och, genom att studera pollen som samlats in från bin i våra studielandskap kunde vi se att nyttjandet av resurserna i de olika livsmiljöerna varierade över tid och mellan arter, och att småbiotoperna framför allt var viktiga under den period då massblommande gröda saknades.



Landskapstypen hade liten betydelse på småbiotopernas (d.v.s. linjeformade, punktformade och vägrenars) relativa betydelse. Möjligen har inventeringsmetoden gjort att vi överskattat småbiotoper bidrag till artantalet något i de mest komplexa landskapen, vilket i så fall skulle tyda på att deras relativa bidrag är störst i de simpla landskapen, men ytterligare studier krävs för att vara säker på att så är fallet.



I den andra studien där vi tittat på småbiotopernas betydelse för den totala artrikedomenhar vi istället utgått från den regionala floran och relaterat antalet arter som hittats inom 6.25 km2 rutor till mängden av olika sorters icke-uppodlade livsmiljöer. Resultaten tyder på småbiotoper framförallt påverkar landskapsfloran i de mer komplexa landskapen (mellan och skogsbygden) medan det i de simpla landskapen (slättbygden) främst är de mest utbredda icke-odlade livsmiljöerna som påverkar den totala artrikedomen. Att ytterligare förluster av småbiotoper i slätten inte skulle kunna påverka total artrikedom negativt kan dock inte uteslutas, särskilt inte med tanke på småbiotopers betydelse för floran på mindre skala.

• author: Irminger Street, Therese
• supervisor: Karin Hall; Honor C Prentice
• opponent: Gabriel, Doreen, Institute for Crop and Soil Science, Julius Kühn-Institut, Federal Research Centre for Cultivated Plants, Braunschweig, Germany
• organization: Dept of Physical Geography and Ecosystem Science; Biodiversity; BECC: Biodiversity and Ecosystem services in a Changing Climate; Centre for Environmental and Climate Science (CEC)
• publishing date: 2015
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Ecology; Physical Geography
• keywords: Small biotopes, incidental habitat, vascular plants, woody vegetation, grassland species, resource provisioning, species richness, habitat specificity, non-crop habitat, landscape complexity, heterogeneity, local management, agri-environment scheme
• pages: 148 pages
• defense location: Blue Hall, Ecology Building, Sölvegatan 37, Lund
• defense date: 2015-04-17 09:30:00
• ISBN: 978-91-7623-276-7
• ISBN: 978-91-7623-275-0
• language: English
• LU publication?: yes
• id: a0d27751-32a8-4d68-9346-6b38ad40592c (old id 5159626)
• date added to LUP: 2016-04-04 11:50:09
• date last changed: 2019-05-09 10:19:05