Forest cover and proximity decrease herbivory and increase crop yield via enhanced natural enemies in soybean fields

Abstract

Non-crop habitats are essential for sustaining biodiversity of beneficial arthropods in agricultural landscapes, which can increase ecosystem services provision and crop yield. However, their effects on specific crop systems are less clear, such as soybean in South America, where the responses of pests and natural enemies to landscape structure have only recently been studied.

Here, we analyzed how native forest fragments at local and landscape scales influenced arthropod communities, herbivory, and yield in soybean fields in central Argentina. To do this, we selected soybean fields located in agricultural landscapes with varying proportions of forest cover. At two distances (10 and 100m) from a focal forest fragment, we sampled natural enemy and herbivore arthropods, and measured soybean herbivory and yield. We focused on herbivore diversity, abundance of key soybean pests in the region (caterpillars and stink bugs), and their generalist and specialist natural enemies.

Higher abundance of predators, lower herbivory rates, and increased yield were found near forests, while overall forest cover in the landscape was positively related with parasitoid and stink bug abundance, soybean yield, and negatively with herbivory. Moreover, yield was positively linked to richness and abundance of generalist and specialist enemies and independent of herbivory according to piecewise Structural Equation Models.

Synthesis and applications. Our results show positive effects of native forests on biodiversity and yield in soybean crops, highlighting the need for conservation of forest fragments in agricultural landscapes. Moreover, the relation between natural enemies and crop yield suggests that Chaco forests support a diverse and abundant community of natural enemies that can provide sustained levels of ecosystem services and result in positive effects for farmers.

Los hábitats no agrícolas son esenciales para mantener la biodiversidad de artrópodos beneficiosos en paisajes agrícolas, lo que puede aumentar la provisión de servicios ecosistémicos y el rendimiento de los cultivos. Sin embargo, sus efectos en sistemas de cultivos específicos son menos claros, como la soja en América del Sur, donde las respuestas de plagas y enemigos naturales a la estructura del paisaje solo se han estudiado recientemente.

Aquí, analizamos cómo los fragmentos de bosques nativos a escala local y de paisaje influyeron en las comunidades de artrópodos, la herbivoría y el rendimiento en los campos de soja en el centro de Argentina. Para ello, seleccionamos campos de soja ubicados en paisajes agrícolas con proporciones variables de cobertura forestal. A dos distancias (10 y 100 m) de un fragmento de bosque focal, tomamos muestras de artrópodos enemigos naturales y herbívoros, y medimos la herbivoría y el rendimiento de la soja. Nos centramos en la diversidad de herbívoros, la abundancia de plagas clave de la soja en la región (orugas y chinches apestosas) y sus enemigos naturales generalistas y especialistas.

Cerca de los bosques se encontró una mayor abundancia de depredadores, menores tasas de herbivoría y mayor rendimiento, mientras que la cobertura forestal general en el paisaje se relacionó positivamente con la abundancia de parasitoides y chinches hediondas, el rendimiento de soja y negativamente con la herbivoría. Además, el rendimiento se relacionó positivamente con la riqueza y abundancia de enemigos generalistas y especialistas e independiente de la herbivoría según los Modelos de ecuaciones estructurales por partes.

Síntesis y aplicaciones. Nuestros resultados muestran efectos positivos de los bosques nativos sobre la biodiversidad y el rendimiento de los cultivos de soja, destacando la necesidad de conservación de fragmentos de bosque en paisajes agrícolas. Además, la relación entre los enemigos naturales y el rendimiento de los cultivos sugiere que los bosques del Chaco sustentan una comunidad diversa y abundante de enemigos naturales que pueden proporcionar niveles sostenidos de servicios ecosistémicos y generar efectos positivos para los agricultores.