Vliv polních kazů na vybrané ekosystémové služby

Bc. Jana Zemanová

Master's thesis

Effects of field defects on weed seed and pest predation rates

Abstract:

Heterogenita a uspořádání krajiny, obecně zvyšuje biodiverzitu v agroekosystémech. Krajinná struktura, zejména výskyt mimoprodukčních biotopů, významně ovlivňuje i střevlíkovité brouky, kteří představují hojně zastoupené a důležité predátory hmyzích škůdců a semen plevelů. Co ale doposud není dostatečně prozkoumáno, je vliv mimoprodukčních biotopů na ekosystémové služby, zejména v dočasných polních kazech (místech v poli, kde nevzešla plodina). Výzkum provedený v této práci zkoumal, pomocí přímých terénních měření, vliv polních kazů na vybrané ekosystémové služby poskytované střevlíky. Konkrétně jsem měřila míru postdisperzní predace semen plevelů (Taraxacum sp. a Stellaria media) a míru predace škůdců metodou expozice umělých housenek. Postdisperzní predace vybraných druhů plevelů, byla měřena za pomocí kartiček se semínky, které byly překryty klíckou, aby nedošlo k jejich poškození obratlovci. Terénní experiment proběhl v rámci 10 různých polí s řepkou olejnou, které obsahovaly přirozeně vzniklé polní kazy. Ekosystémové služby byly měřeny uvnitř standardního porostu řepky (kontrola), na hranici polního kazu (místo, které tvořilo přechod mezi standartním porostem a místem kde se plodina nevyskytovala) a v centrální části polního kazu. Měření proběhlo ve dvou periodách (jarní a letní) v rámci jedné vegetační sezóny. Bylo zjištěno, že nejvyšší míra postdisperzní predace Taraxacum sp. byla naměřena ve standartním porostu řepky olejné. Naopak nejvyšší míra predace druhu Stellaria media, byla naměřena uvnitř polních kazů. Při porovnání predace mezi sezónami, byla zjištěna vyšší míra predace v létě, a to pro oba druhy semen. Hlavními predátory škůdců (umělých housenek) byli savci a hmyz. Celková predace škůdců se zvýšila v létě, ale mezi stanovišti se průkazně nelišila. Přesto lze vysledovat alespoň tendenci pro nižší míru predace uvnitř kazů jak pro hmyzí predátory, tak pro drobné savce. Polní kazy způsobují lokální ztrátu výnosu a také míra predace plevelů a škůdců, především semen Taraxacum sp., uvnitř kazů byla o trochu menší než v okolních zkoumaných plochách s porostem řepky. Na druhou stranu to vypadá (dosud nepublikované výsledky paralelní studie), že polní kazy by mohly být zajímavým prvkem, mající za následek zvýšení heterogenity uvnitř polí, který má potenciál podporovat biodiverzitu různých skupin členovců uvnitř orné půdy. Proto by měly vznikat i další studie vyhodnocující celkové dopady existence polních kazů na agroekosystémy a možnost jejich úmyslnou tvorbu za účelem zvýšení biotopové nabídky uvnitř polí.

Abstract:

In general, landscape heterogeneity and complexity increase biodiversity in agroecosystems. The landscape structure, especially the occurrence of non-crop habitats, affects significantly also carabid beetles, which are abundant and important predators of insect pests and weed seeds within arable fields. However, not yet deeply explored has been the impact of non-crop habitats on ecosystem services, especially in field defects (i.e., places within the arable field where the crop did not grow). In this study I examined, using direct field measurements, the impact of field defects on selected ecosystem services provided by carabid beetles. Specifically, I measured the rate of post-disperse predation of weed seeds (Taraxacum sp. and Stellaria media) and the rate of insect pest predation by the artificial caterpillars technique. Post-disperse predation of selected weed species was measured using seed cards that were covered with a cage preventing damages by vertebrates. The field experiment took place in 10 different oilseed rape fields, which contained naturally occurring field defects. Ecosystem services were measured within a standard oilseed rape crop (control), at the boundary of a field defect (the place that formed the transition between the standard stand and a place where the crop did not occur) and in the central part of the field defect. The sampling took place in two periods (spring and summer) within one vegetation season. I found that the highest rate of Taraxacum sp. post-disperse predation occurred within control sites, i.e., standardly grown oilseed rape crop. On the contrary, the highest predation rate of Stellaria media was observed within field defects. When comparing predation rates between seasons, a higher weed seed predation rate was detected in summer for both weed species. The main predators of insect pests recorded by artificial caterpillars were mammals and insects. The overall pest predation rate increased in the summer, but did not differ significantly between investigated habitat types. Nevertheless, at least a tendency can be observed for a lower degree of predation within field defects for both insect and small mammal predators. Field defects cause a local loss of yield and also the rate of post-dispersal weed seed and insect pest predation, especially in the case of Taraxacum sp., was slightly lower within field defects than in the surrounding areas with standardly grown oilseed rape. On the other hand, it seems (based on unpublished results from a parallel study) that field defects could be an interesting habitat increasing heterogeneity within fields, which has the potential to support the biodiversity of different arthropod groups within arable land. Therefore, further studies evaluating the overall impacts of field defect presence on agroecosystems, and the possibility of their artificial creation in order to increase the habitat heterogeneity within arable fields should be carried out.

Keywords

Agroekosystém, ekosystémové služby, kartičky se semínky, polní kazy, řepka olejka, střevlíci, umělé housenky

Keywords

Agroecosystem, ecosystem services, seed cards, field defects, oilseed rape, ground beetles, sentinel prey

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 3. 2021

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Michal Knapp, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Master programme / field:
Engineering Ecology / Nature Conservation