Local and landscape management effects on syrphid fly guilds: flower strips, farming practice and hedges

Während der letzten Jahrzehnte hat sich die Landwirtschaft grundlegend verändert und wird heute zunehmend von hocheffektiven, wirtschaftlich optimierten Produktionssystemen mit ausgedehnten Anbauflächen und dem damit verbundenen gesteigertem Einsatz von Kunstdüngern und Pestiziden geprägt. Diese Entwicklung bedingt jedoch auch den Verlust und die Fragmentierung von naturnahen Habitaten mit negativen Auswirkungen auf die Artenvielfalt in intensiv genutzten landwirtschaftlichen Gebieten. Der Rückgang der Artenvielfalt führt zur Schwächung von Ökosystemfunktionen wie der biologischen Schädlingskontrolle oder der Bestäubung von Ackerkulturen. Agrarumweltprogramme, ökologische Anbaumethoden und Habitatmanagement können helfen, diese negativen Auswirkungen abzumildern. Hierbei wird zunehmend deutlich, dass neben der lokalen Ebene auch der Einfluß der strukturellen Diversität auf der Landschaftsebene berücksichtigt werden muß: Eine Steigerung der Habitatdiversität auf der Landschaftsebene kann die Biodiversität auf der lokalen Ebene erhöhen, und so die negativen Folgen einer intensivierten Landnutzung kompensieren. In dieser Arbeit wurden die Effekte von lokalem Habitatmanagement (künstlich angelegte Blühstreifen, Waldränder und Hecken) und die Effekte verschiedener Anbaumethoden (extensive im Gegensatz zu intensiver Nutzung) auf Schwebfliegen-Gilden untersucht. Des Weiteren wurde der Einfluß bestimmter Landschaftsparameter, wie das Verhältnis von landwirtschaftlich genutzter Fläche zu naturnahem Habitat (als Maß der strukturellen Komplexität der Landschaften), oder der prozentuale Anteil von Rapskulturen im Umfeld der Versuchsflächen untersucht. Schwebfliegen stellen eine der größten Gruppen der Insektenordnung Diptera dar und kommen in vielen verschiedenen Habitaten in landwirtschaftlich genutzten Gebieten vor. Während adulte Schwebfliegen hauptsächlich Pollen- und Nektarkonsumenten sind, zeigen ihre Larven eine große Vielfalt von Ernährungsstrategien, die von zoophagen über bakteriophage und phytophage bis hin zu fungivoren Spezies reichen. Aphidophage Spezies wie Episyrphus balteatus oder Sphaerophoria scripta stellen die im Untersuchungsgebiet die am häufigsten vertretenen Schwebfliegenarten dar und können eine wichtige Rolle bei der biologischen Schädlingskontrolle verschiedener Blattlausarten einnehmen (z.B. Sitobion avenae, Rhopalosiphum padi, Metopolophium dirhodum). In dieser Arbeit haben wir den Einfluß künstlich angelegter Blühstreifen und natürlich entwickelter Grasstreifen auf Schwebfliegenpopulationen in Winterweizenfeldern untersucht, die entlang eines Gradienten der Landschaftskomplexität (zwischen 30% und 100% Ackerland auf mutiplen räumlichen Skalen von 0.5 bis 4 km Radien der Landschaftssektoren) lagen. Die Analyse des Einflusses extensiver im Vergleich zu intensiver Landwirtschaft wurde in zwei europäischen Ländern durchgeführt (Südschweden und Norddeutschland), indem jeweils vier Felder mit hoher landwirtschaftlicher Intensivierung (lokalisiert in strukturarmen Landschaften) mit vier Feldern mit niedriger landwirtschaftlicher Intensivierung (lokalisiert in strukturreichen Landschaften) verglichen wurden. Weiterhin wurde der Einfluß von Waldrändern, mit Waldrädern verbundenen Hecken und isolierten Hecken, die an landwirtschaftliche Flächen (Winterweizen- und Rapsfelder) angrenzten, im Zusammenhang mit veränderlichen Anteilen von Rapsfeldern in der umliegenden Landschaft im Hinblick auf die Häufigkeit von Schwebfliegen untersucht. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass Blühstreifen die Häufigkeit von Schwebfliegen steigern können: Die Schwebfliegen-Artenvielfalt in Weizenfeldern, die sich in der Nähe von Blühstreifen befanden, war ebenfalls erhöht. Weiterhin nahmen der Artenreichtum und die Häufigkeit von Schwebfliegen in den Blühstreifen zu, wenn der Anteil von Ackerland im umgebenden Landschaftsausschnitt anstieg, was zu einer Konzentration von Schwebfliegengemeinschaften auf den vereinzelten, aber als Nahrungsressource lohnenden, Blühstreifen führte. Die Gesamthäufigkeit von Schwebfliegen, ebenso wie die Häufigkeit von aphidophagen Schwebfliegen, war auf den deutschen Versuchsflächen höher als auf den schwedischen Versuchsflächen. Die Häufigkeit von aphidophagen Schwebfliegen war in Feldern mit hoher Intensivierung erhöht, während nicht-aphidophage Schwebfliegen in Feldern mit niedriger Intensivierung häufiger waren. Außerdem tauchten Schwebfliegen in der deutschen Versuchsregion früher in der Saison auf, was möglicherweise eine engere Räuber-Beute-Synchronisation ermöglicht. Die Abundanz der Schwebfliegen war in Rapsfeldern im Vergleich zu Weizenfeldern erhöht. Die Häufigkeit von aphidophagen Schwebfliegen in Hecken und Waldrändern unterschied sich entsprechend benachbarter Feldfrüchte (Weizen und Raps) und dem Anteil von Rapsfeldern in der umgebenden Landschaft. Hierbei zeigte sich eine verringerte Abundanz aphidophager Schwebfliegen in der Nachbarschaft von Rapsfeldern (Verdünnungseffekt) und eine erhöhte Abundanz in der Nachbarschaft von Winterweizenfeldern (Konzentrationseffekt) bei gleichzeitig hohen Anteilen von Rapsfeldern in der umgebenden Landschaft. Die Abundanz von aphidophagen Schwebfliegen war am höchsten in Hecken, welche mit einem Waldrand verbunden waren. Gleichzeitig zeigte sich auch eine erhöhte Abundanz in den an solche Standorte angrenzenden Agrarflächen, was auf ein gesteigertes Übertreten (spillover) zwischen den Hecken-Habitaten und den angrenzenden landwirtschaftlichen Flächen hindeutet, und auf diesem Wege möglicherweise auch die biologische Schädlingskontrolle und die Bestäuberleistung verbessern kann. Im Allgemeinen haben die Resultate gezeigt, dass lokales Habitatmanagement die Diversität und die Häufigkeit von Schwebfliegen erhöhen kann und dabei möglicherweise auch die biologische Kontrolle von Getreideblattläusen gesteigert werden kann. Auf der Landschaftsebene unterstreichen die Resultate die Annahme, dass Umweltmanagement in strukturarmen Landschaften aufgrund der Konzentration hochmobiler Schwebfliegen in ressourcenreichen Habitaten effektiver ist als in Landschaften mit generell erhöhter Habitattypendiversität. Die relative Häufigkeit von aphidophagen Schwebfliegen variierte stark zwischen der deutschen und der schwedischen Versuchsregion, was auf eine veränderliche Rolle bestimmter Arten in unterschiedlichen Breiten hinweist. Schwebfliegen-Gilden (aphidophage im Gegensatz zu nicht-aphidophagen) wurden unterschiedlich von der landwirtschaftlichen Intensivierung beeinflußt. Die Häufigkeit von aphidophagen Schwebfliegen in naturnahen Hecken wird durch den Prozentsatz der Rapsfelder in der umgebenden Landschaft sowie die Art der benachbarten Feldfrüchte beeinflußt. Die positive Wirkung seminatürlicher Habitate wie künstlicher Blühstreifen und Hecken auf angrenzende Anbauflächen (mit veränderlicher Stärke entsprechend verschiedener Landschaftsparameter wie Ackeranteil und Rapsanteil) zeigt den dringenden Bedarf an gruppenspezifischen Habitatmanagementmethoden, um die Biodiversität und damit verbundene Ökosystemleistungen wie die biologische Schädlingskontrolle und Bestäubung in Agrarlandschaften zu verbessern

The transformative value chain: rethinking food system interventions

Food value chains (VC) are an integral part of food systems, and (VC) programs remain central in the work of development agencies. Despite their popularity among donors and their attempts to tackle food and nutrition security, poverty alleviation and environmental sustainability, food value chain interventions are at crossroads. The ongoing food system crisis has ultimately put a square emphasis on food as a nexus issue. The objective of this paper is to review the history and conceptual basics behind food VC development and to suggest changes in the way interventions are designed and implemented in order to face the current critical juncture of food systems. The paper reviews theoretical as well as empirical underpinnings of contemporary food value chain interventions. Three transformative concepts, i.e., system thinking, transformative capacity and strong sustainability, embedded within agroecological principals, are suggested to replace the traditional paradigm of the sustainable food VC development. A new, principle-based perspective on food value chain development, “the transformative value chain perspective,” is proposed to ensure that future VC promotion contribute to the necessary sustainability transformation of our food systems.Peer Reviewe

Income diversification trough animal husbandry for smallholder vanilla farmers in Madagascar

The SAVA region in northeastern Madagascar is the largest vanilla producing area globally. Here, we investigated the role of animal husbandry (AH) for income diversification of small-scale vanilla farmers. To do this, 300 household heads were interviewed about livestock ownership, management and marketing. This information was complemented by data from 1800 households (HHs) on involvement in vanilla production (VP) and AH. Throughout the region, 83 % of HHs produced vanilla and 84 % kept livestock. Chicken-keeping (72 %) was most prominent, followed by keeping zebus (42 %), ducks (22 %) and pigs (13 %). A moderate correlation existed between VP and AH in general (r=0.356; p 0.01) and between VP and chicken-keeping (r=0.324; p 0.05), but none between VP and zebu or pig-keeping. Buying, fattening and reselling one zebu cattle yielded a price span of 9 % relative to the purchasing price, while a plus of 275 % was achieved for purchasing, fattening and reselling a pig. For chicken and ducks, the respective increase in monetary value amounted to 33 % and 49 %. Relating these price spans to the total annual income of a vanilla-producing HH revealed a potential income contribution of AH of up to 18.4 % in case of selling offspring from own cattle and 5 % or less for selling a pig or a chicken. Against the current high vanilla prices, small-scale AH is therefore an only moderately effective income diversification strategy for vanilla farmers in the SAVA region but might contribute to food security. However, in situations of low to intermediate vanilla prices AH most likely plays a more important role and might increase vanilla farmers´ resilience to income shocks

Potential of Opuntia seed oil for livelihood improvement in semi-arid Madagascar

The coastal area of the Mahafaly Plateau in southwestern Madagascar is prone to droughts, as well as to other environmental risks, resulting in frequent crop failures, famines, and extreme poverty. Thus, the identification of potential complementary livelihood sources has been identified as a crucial step for the sustainable development of the region. In this contribution, we assess the potential of prickly pear seed oil production as an income alternative for local communities. The prickly pears are cacti in the genus Opuntia Mill. and they are highly abundant in the region, particularly as living fences on farmland. From the seeds of its fruit, high-priced seed oil can be extracted. To investigate its economic potential, we inventoried prickly pears in field hedgerows through vegetation inventories and estimated the amount of seed oil that could be produced per household based on field sampling and laboratory analysis. To assess the socioeconomic impact of a potential large-scale project of regional Opuntia seed oil production, we conducted interviews with 51 farming households on human Opuntia consumption, the utilization of its cladodes as fodder, and other livelihood functions.Five different prickly pears occur in the research region. We found that two out of these five species are highly important socioeconomically (Opuntia monacantha and O. streptacantha) and contribute >50% to total food intake during periods of food shortage. Likewise, these species are consumed as a key water source and used as livestock fodder. In contrast, the other three Opuntia species are barely eaten by local residents or by livestock (O. dillenii, O. stricta and O. phaeacantha). These species are more spiny, and their fruits are virtually inedible due to a much higher seed content. The combination of low nutritional value and high seed content suggests promising seed oil production potential for these types of Opuntia. To avoid competition between human nutrition and the commercialization of local Opuntia seeds, sourcing strategies should exclusively target the fruit of the two high seed  species. However, investments for oil mills, skilled staff, and adequate logistics would be needed to create local value from this underrated resource in the Mahafaly region

Band gap engineering by Bi intercalation of graphene on Ir(111)

We report on the structural and electronic properties of a single bismuth layer intercalated underneath a graphene layer grown on an Ir(111) single crystal. Scanning tunneling microscopy (STM) reveals a hexagonal surface structure and a dislocation network upon Bi intercalation, which we attribute to a $\sqrt{3}\times\sqrt{3}R30{\deg}$ Bi structure on the underlying Ir(111) surface. Ab-initio calculations show that this Bi structure is the most energetically favorable, and also illustrate that STM measurements are most sensitive to C atoms in close proximity to intercalated Bi atoms. Additionally, Bi intercalation induces a band gap ($E_g=0.42\,$eV) at the Dirac point of graphene and an overall n-doping ($\sim 0.39\,$eV), as seen in angular-resolved photoemission spectroscopy. We attribute the emergence of the band gap to the dislocation network which forms favorably along certain parts of the moir\'e structure induced by the graphene/Ir(111) interface.Comment: 5 figure