Within-orchard variability of the ecosystem service ‘parasitism’: Effects of cultivars, ants and tree location

Insect-mediated ecosystem services such as biological pest control contribute to sustainable agriculture. Local-scale factors are of high relevance to farmers striving for enhanced conservation biological control. However, particularly in perennial cropping systems, knowledge is limited on which and how local factors affect the effectiveness of parasitoids as natural enemies of pests. Focussing on parasitism of the apple blossom weevil Anthonomus pomorum by native parasitic wasps in fruit orchards adjacent to forests, we quantified the effects of the following potential determinants of the ecosystem service ‘parasitism’: (1) apple cultivar, (2) presence of ants, (3) distance between apple trees and forest (edge effects), and (4) environmental variability (temperature and precipitation patterns in five study years; orchard clearcut as a fundamental change in land-use). Apple cultivars varied significantly in flowering phenology and blossom size. Parasitism of A. pomorum by hymenopteran parasitoids differed consistently among apple cultivars across years. Weevil infestation of trees was also significantly affected by apple cultivar. Ant exclusion from apple trees significantly increased parasitism in one apple cultivar. Parasitism was higher on potted phytometer trees close to forest than on those distant from forest. Parasitism differed significantly among study years. Across-year parasitism levels were more similar for overall parasitism than for parasitism by the key parasitoid, the ichneumonid Scambus pomorum alone. Parasitism on potted trees remained high for the two years following orchard clearcut, whereas weevil infestation was significantly reduced in the second year after clearcut. This study shows that local-scale factors including crop cultivar, presence of ants that act as antagonists of parasitoids, and within-field position of crop plants may affect the ecosystem service of parasitism, and hence can be applied to improve natural pest control. Parasitoid diversity may stabilize parasitism levels, depending on actual environmental conditions.

ZusammenfassungÖkosystemdienstleistungen wie die biologische Schädlingsbekämpfung unterstützen eine nachhaltige Landwirtschaft. Bestimmte lokale Umweltfaktoren, welche natürliche Feinde von Schädlingen einschliesslich Parasitoide beeinflussen, lassen sich von Landwirten gezielt verändern. Allerdings ist nur wenig bekannt, wie diese Umweltfaktoren die Parasitoide, insbesondere in Dauerkulturen, beeinflussen. In waldnahen Obstplantagen wurden mögliche Bestimmungsgrössen der Ökosystemdienstleistung „Schädlings-Parasitierung“ untersucht. Quantifiziert wurden vier Faktoren, welche möglicherweise auf die Parasitierung des Rüsselkäfers Anthonomus pomorum (Apfelblütenstecher) durch einheimische parasitäre Wespen einwirken: (1) Apfelsorte, (2) Anwesenheit von Ameisen, (3) Distanz zwischen Apfelbäumen und Wald (Randeffekte), und (4) Umweltvariabilität (Temperatur- und Niederschlagsmuster in fünf Studienjahren, Plantagenrodung). Die Apfelsorten zeigten signifikante Unterschiede hinsichtlich Blühphänologie und Blütengrösse. Die Parasitierung von A. pomorum durch Hymenopteren-Parasitoide unterschied sich über Jahre hinweg konsistent zwischen Apfelsorten. Auch der Befall der Bäume durch den Wirtskäfer wurde signifikant von der Apfelsorte beeinflusst. Der Ausschluss von Ameisen erhöhte die Parasitierung bei einer Apfelsorte. Die Parasitierung war höher auf getopften Phytometer-Bäumen in Waldnähe als in grösserer Entfernung zum Wald, und sie fiel in verschiedenen Studienjahren unterschiedlich aus. Beim Vergleich zwischen den Jahren war die Gesamtparasitierung ähnlicher als die Parasitierung durch den Hauptparasitoiden, die Schlupfwespe Scambus pomorum. Die Parasitierung auf getopften Bäumen blieb für zwei Jahre nach der Plantagenrodung hoch, wogegen der Rüsselkäferbefall bereits im zweiten Jahr nach der Rodung signifikant abgenommen hatte. Diese Studie zeigt, dass lokale Faktoren wie Pflanzensorte, Anwesenheit von Ameisen und die feldinterne Position von Nutzpflanzen zur Förderung natürlicher Schädlingsbekämpfung mittels Parasitoiden angewandt werden können. Zudem kann die Diversität an Parasitoiden je nach aktuellen Umweltbedingungen die Ökosystemdienstleistung Parasitierung deutlich beeinflussen.