Enhancing farmland biodiversity through environmental fallows : effects of fallow type and landscape

Environmental fallows are fields that aim to produce environmental benefits instead of agricultural products. In many European countries, the establishment and management of fallows is funded via agri-environmental programmes. This thesis focuses on the biodiversity benefits of environmental fallows in boreal farmland. I examined the impacts of different fallow types and landscape structure on the diversity and species composition of multiple taxa in fallows. I also aimed to evaluate what fallow types, and in what landscape context, are needed to contribute to different biodiversity objectives: the promotion of conservation concern species, overall species diversity or ecosystem services. Species richness and composition of the studied species groups differed substantially between fallow types, and landscape context further modified the value of fallows. Perennial fallows sown with meadow plants supported high plant species richness and bumblebee abundance. Old grassland fallows benefitted both butterflies in general, and butterflies and bumblebees with narrow niches and low dispersal capacities. The positive impacts were emphasized when long-term fallows were located in complex landscapes. High forest cover in the surrounding landscape increased plant species richness in perennial fallows. The breeding density of open farmland birds was highest in short-term meadow fallows in landscapes rich in perennial grasslands. Foraging edge birds preferred short-term meadow fallows in open landscapes and long-term grassland fallows in forested landscapes. Vegetation of annual fallow types game fields and landscape fields differed considerably from perennial fallows and other non-crop biotopes, thus enhancing landscape heterogeneity. My results show that the biodiversity benefits of fallows can be enhanced by adapting fallows to the landscape context and to specific conservation objectives. If the objective is to support species of conservation concern, managing long-term fallows in complex landscapes rich in perennial grasslands is probably the best strategy. Overall biodiversity can also be enhanced in short-term fallows, especially if they are sown with diverse seed mixtures of species that are not too competitive in field conditions. Depending on the sown species, short-term fallows provide good possibilities to enhance landscape heterogeneity and promote ecosystem services. Future studies should consider the specific roles of forest and perennial grasslands in driving the effectiveness of agri-environment schemes. In addition, the impacts of agri-environment schemes, including fallows, on realized ecosystem services should be investigated.Luonnonhoitopellot ovat kasvipeitteisiä, hoidettuja kesantoja, joiden tarkoitus on tuottaa ympäristöhyötyjä kuten luonnon monimuotoisuuden suojelua. Niiden perustamista ja hoitoa rahoitetaan Suomessa maatalouden ympäristöohjelman kautta. Vastaavia ympäristökesantoja on myös monissa muissa Euroopan maissa. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, kuinka luonnonhoitopellon tyyppi ja ympäröivä maisema vaikuttavat luonnonhoitopellon eliölajistoon. Pyrkimyksenä oli myös arvioida, kuinka luonnonhoitopeltojen avulla voidaan parhaiten edistää erilaisia monimuotoisuuden suojelun tavoitteita: harvinaisten lajien suojelua, monimuotoisuutta yleisesti tai eliöiden tuottamia ekosysteemipalveluita. Tutkitut eliöryhmät olivat kasvit, perhoset, kimalaiset ja linnut. Mukana oli neljä luonnonhoitopeltotyyppiä: monivuotiset tyypit nurmiluonnonhoitopelto ja niittypelto sekä yksivuotiset maisemapelto ja riistapelto. Maiseman ominaisuuksista keskityttiin metsän ja monivuotisten nurmien määrään. Tulokset osoittivat, että luonnonhoitopeltotyypit erosivat eliölajistoltaan. Myös ympäröivä maisema vaikutti eri luonnonhoitopeltotyyppeihin eri tavoin. Vanhat nurmiluonnonhoitopellot, jotka sijaitsivat monimuotoisessa maisemassa, olivat tärkeitä elinympäristöjä varsinkin perhosille. Niillä eli myös vaateliaita ja heikosti leviäviä hyönteislajeja, jotka ovat erityisen herkkiä ympäristömuutoksille. Pellolla pesivät linnut puolestaan suosivat erityisesti nurmivaltaisessa maisemassa sijaitsevia niittypeltoja. Maisemasta riippumatta niittypelloilla oli monimuotoinen kasvillisuus ja runsaasti kimalaisia. Tämä selittyi niittypeltojen siemenseoksilla, jotka sisälsivät kukkivia kasveja ja heikosti kilpailevia heiniä. Yksivuotiset maisema- ja riistapellot erosivat kasvillisuudeltaan selvästi monivuotisista luonnonhoitopelloista ja muista viljelemättömistä ympäristöistä, minkä ansiosta ne lisäsivät maisematason monimuotoisuutta. Tutkimuksen perusteella pitkäaikaisia luonnonhoitopeltoja kannattaa perustaa metsien ja monivuotisten nurmien läheisyyteen. Lyhytaikaiset luonnonhoitopellot sopivat hyvin rikastuttamaan myös yksipuolista viljelymaisemaa. Siemenseoksesta riippuen niiden avulla voidaan lisätä maiseman monimuotoisuutta tai tukea yleisten lajien runsastumista edistäen näin ekosysteemipalveluita. Maatalouden ympäristötukitoimia tutkittaessa olisi syytä huomioida maiseman metsäisyyden ja monivuotisten nurmien määrän vaikutus toimenpiteiden tehokkuuteen. Myös ympäristötukitoimien vaikutus toteutuneisiin ekosysteemipalveluihin kuten viljelykasvien pölytyksen onnistumiseen tai biologiseen tuholaistorjuntaan kaipaa lisätutkimusta