Landscape configuration is an important predictor of sunflower yield in the Argentinean Pampas Region

Abstract

La agricultura convencional suele estar asociada a la degradación ambiental a gran escala y a la homogenización del paisaje. En contraste, la intensificación ecológica incorpora la conservación y la complejidad del paisaje como aspectos relevantes para incrementar la provisión de servicios ecosistémicos como la polinización y los rendimientos. En un experimento observacional de 105 lotes en la Región Pampeana argentina, exploramos si los rendimientos de girasol estaban relacionados con la composición del paisaje (porcentaje de hábitat natural) y con su configuración (reducción en el tamaño de lotes e incrementos en la densidad de borde), además de covariables de manejo del cultivo como fertilización nitrogenada, densidad de semillas, fecha de siembra y cultivar. Nuestros modelos de efectos mixtos muestran que el tamaño del lote y la densidad de borde son predictores importantes del rendimiento. Por ejemplo, duplicar la densidad de borde de 40 m/ha a 80 m/ha predijo un aumento promedio de 11.3% (269 kg/ha), mientras que duplicar el tamaño del lote de 40 ha a 80 ha predijo una reducción promedio del rendimiento de 6.1% (149 kg/ha). Sugerimos que la polinización es uno de los mecanismos importantes que explica este efecto, ya que mayor densidad de borde y lotes más pequeños reducen la distancia de vuelo de los polinizadores silvestres a las flores del cultivo y, por lo tanto, aumenta la probabilidad de una polinización eficiente. Este estudio provee información clave para la producción sostenible en agroecosistemas de girasol.

Conventional agriculture is frequently associated with large-scale environmental degradation and landscape homogenization. In contrast, ecological intensification incorporates natural habitat conservation and landscape complexity to improve important ecosystem services such as pollination and crop yields. In an observational study of 105 fields in the Argentinean Pampas region, we explored whether sunflower yields were related to landscape composition (percentage of natural habitat) and configuration (field size and edge density), and covariates of agricultural management practices such as nitrogen fertilizer addition, seed density, sowing date and crop cultivar. Our mixed-effects models revealed that field size and edge densities between crop and natural habitat are important predictors of yield. For example, a doubling of edge density from 40 m/ha to 80 m/ha predicted an 11.3% (269 kg/ha) yield increase while a doubling in the field size from 40 ha to 80 ha predicted a 6.1% (149 kg/ha) yield decrease. We suggest that pollination is an important driver of both effects as higher edge densities and smaller field sizes reduce wild pollinator flight distances to crop flowers and thus increases the chances for effective crop pollination. This study provides key information for sustainable management of sunflower agroecosystems.