Conservation of non-crop plants as a management strategy to improve functional biodiversity in chili pepper crops

Abstract

Management practices used within cropping systems play an important role in the ecosystem, because they can cause impacts on biodiversity. Practices such as the conservation of non-crop plants and the reduction of pesticides can favor populations of arthropods that perform functions within the agroecosystem, offering a greater availability of alternative resources. In this study, we carried out field and laboratory experiments. In fields of chili pepper, we evaluated in chili pepper fields the effect of three different management practices: (i) conservation of non-crop plants and non-application of pesticides, (ii) without non-crop plants and non-application of pesticides and (iii) conventional management (application of pesticides) on populations of different functional groups and on the abundance and diversity of insects of the family Coccinellidae. In the same crop system, we evaluated the abundance of Coccinellidae in relation to the abundance of prey potential and alternative resources available in the crop of chili pepper with and without the presence of non-crop plants. Additionally, in the laboratory, we evaluated the predation of first instar larvae of the coccinellid species Eriopis connexa and Harmonia axyridis on broad mites as an alternative food. Also, we quantified survival of these species feeding on broad mites and on floral resources of Ageratum conyzoides, a non-crop plant commonly found in and around cropped areas. As results, we found that the management system with the conservation of non-crop plants and the non-application of pesticides positively affected the abundance of functional groups such as predators, parasitoids, pollinators and herbivores, as well as the abundance and diversity of coccinellid predators. Furthermore, different species of coccinellids were found with the highest relative abundance of Scymnus rubricaudus, Brachiacantha groendali, Hyperaspis festiva and Cycloneda sanguinea. Besides, we confirmed that the management of non-crop plants through their conservation favors the abundance of coccinellids in comparison to fields of chili pepper without non-crop plants. First instar larvae of E. connexa and H. axyridis fed on different stages of the broad mite. Both species increased survival when broad mites and floral sources of A. conizoides were supplied together, but only E. connexa survived more days when only broad mites were supplied. However, none of the species completed larval development. Therefore, management practices implemented in the chili pepper crop that aim to reduce the application of pesticides and to conserve the non-crop plants can contribute to an increase in biodiversity, improve the abundance and diversity of coccinellid predators, and provide alternative resources that favor survival of these predators.

Práticas de manejo usadas nos sistemas de cultivos desempenham um papel importante dentro do ecossistema, pelos efeitos que podem causar à biodiversidade. A conservação de plantas espontâneas e não aplicação de pesticidas podem favorecer populações de artrópodes que exercem funções dentro do agroecossistema, oferecendo uma maior disponibilidade de recursos alternativos. Neste estudo, foram realizados experimentos de campo e de laboratório. Em campos de pimenta-malagueta, foi avaliado o efeito de três diferentes práticas de manejo nas populações de diferentes grupos funcionais e na abundância e diversidade de insetos da família Coccinellidae: (a) conservação de plantas espontâneas e a não aplicação de agrotóxicos; (b) sem conservação de plantas espontâneas e a não aplicação de agrotóxicos; e (c) manejo convencional (aplicação de agrotóxicos). Foi avaliado a abundância de coccinelídeos em relação a abundância de presas potencias e recursos alternativos disponíveis no cultivo de pimenta-malagueta, com e sem presença de plantas espontâneas. Em laboratório foi avaliada a predação de larvas de primeiro instar das espécies Eriopis connexa e Harmonia axyridis no ácaro-branco (Polyphagotarsonemus latus). Além disso, a sobrevivência destas espécies foi avaliada na presença do ácaro- branco e recursos florais da planta Ageratum conyzoides, encontradas em áreas de cultivo. O sistema de manejo com a conservação de plantas espontâneas e a não aplicação de pesticidas afetou positivamente a abundância de grupos funcionais como predadores, parasitoides, polinizadores e herbívoros, assim como a abundância e diversidade de predadores coccinelídeos. Além disso, foram encontradas diferentes espécies de coccinelídeos com maior abundância relativa das especies Scymnus rubricaudus, Brachiacantha groendali, Hyperaspis festiva e Cycloneda sanguinea. O manejo com a conservação de plantas espontâneas favoreceu a abundância de coccinelídeos em comparação com campos de pimenta-malagueta sem plantas espontâneas. Alimentos alternativos para os predadores foram encontrados nos campos de pimenta-malagueta como o ácaro-branco e recursos florais de plantas de A. conizoides. Larvas de primeiro instar das espécies E. connexa e H. axyridis predaram diferentes estágios do ácaro-branco. Ambas as espécies aumentaram a sobrevivência quando o ácaro-branco e recursos florais de A. conizoides foram fornecidos juntos, mas somente E. connexa teve maior longevidade quando apenas o ácaro-branco foi fornecido. No entanto, nenhuma espécie completou o desenvolvimento larval. Portanto, práticas de manejo implementadas na cultura de pimenta-malagueta que visem a reduzir a aplicação de pesticidas e principalmente conservar as plantas espontâneas contribuem para um aumento da biodiversidade, da abundância e diversidade de predadores coccinelídeos e fornecerem recursos alternativos que favoreçam a conservação destes predadores.