Assessing Norwegian pollination deficits. Capacity building towards IPBES - implementation and methodological evaluation of the “Protocol to Detect and Assess Pollination Deficits in crops.

Abstract

Åström, J., Dramstad, W., Debella-Gilo, M., Hovstad, K. A., Åström, S. & Rusch, G. M. 2014. Assessing Norwegian pollination deficits. Capacity building towards IPBES, with implementation and methodological evaluation of the “Protocol to Detect and Assess Pollination Deficits in crops”. - NINA Report 1101. 51 pp. In 2012, the Norwegian Environmental Agency funded an extension to the Global Pollination Project, coordinated by the FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations) to expand the number of connected countries from 7 fully participating to in total 13 countries. This international effort seeks to build capacity for pollination studies and add to the knowledge base for the Intergovernmental Platform for Biodiversity and Ecosystem Services (IPBES). IPBES is currently conducting its first fast track case study on pollination. Specifically, the Global Pollination Project implements the “Protocol to detect and assess pollination deficits in crops: a handbook for its use” (Vaissière et al. 2011), developed through the FAO. The protocol outlines a unified method to investigate pollination and measure pollination deficits in various agricultural systems around the world. NINA (the Norwegian Institute for Nature Research) was tasked with setting up a Norwegian collaboration to implement the protocol in Norway, to analyse its applicability to Nordic conditions and evaluate its strength in relation to alternative research strategies. The present report is the result of this effort. This report does not communicate the final results of the analyses, as they will be conducted in the two larger “host-projects” that made the implementation of the protocol possible. Instead, it outlines the rationale of the protocol, and evaluates its potential for providing management relevant information on pollination deficits, with particular emphasis on Norway. We discuss the state and trends of pollination dependent crops in Norway, as a background for the need for pollination in Norwegian Agriculture. The protocol is general enough to be applied to a wide variety of settings, and we did not experience any fundamental problems of implementing it in a Nordic setting. We did however notice challenges to an effective implementation, which might be especially pronounced in a Norwegian or Scandinavian setting. First, it can be difficult to find a wide enough range of factors that influence pollinators to efficiently analyse the importance of pollination without resorting to manipulative treatments. For example, the amount of flower resources and fragmentation of habitat are factors known to influence pollinators. But many crops are spatially aggregated to relatively narrow valleys and therefore experience similar surroundings. Secondly, it can be challenging to find enough replicate farms since Norway is a relatively small agricultural nation. Thirdly, pollinators in Norway (as in many other parts of the world) are intractably linked to agricultural and animal husbandry practices that provide a diversity of flowering resources necessary for pollinating insects, yet these practices and resulting resources in the surrounding landscape is not sufficiently captured by the survey protocol. The protocol is designed to estimate differences in yield given differences in pollination, and various methods are available to approach optimal pollination, that acts as benchmark. Estimating the effect of pollination on yield is the foundation to understanding the status of pollination deficits for any crop. The protocol appears to be a successful effort to create a unified standard of measuring pollination and pollination deficits by this definition. It thus marks a great improvement for pollination research in agriculture internationally. However, we argue that additional knowledge is needed for a successful management of pollinators in agriculture. Firstly, we need to have an understanding of the relationship between pollination and yield throughout a wide range of pollination levels, beyond what is typically achieved from a single study that implements the protocol. Here, the unified standard of the protocol has great potential since it facilitates comparisons and joint analyses of data sets from different regions. It could be difficult to precisely estimate pollination deficits and to correctly interpret the results, just by employing the protocol in one individual study. Therefore, much of the protocol’s strength seems to rely on combining datasets and meta-analyses. Secondly, it is important to be able to put the measured levels of pollination in context with what is reasonably achievable in a particular region, either through management of natural resources or adding of domesticated pollinators. An understanding of the factors that influence pollinator levels is here crucial in order to successfully design effective policy instruments. The protocol itself is not designed to provide detailed information about these mechanisms, so additional studies are recommended. Lastly, we point to the need to review the trends of the factors that influence pollinators in a historical and societal context. When we have 1) established that there is a potential for increased yield by increasing pollinators (by employing the protocol), we need to know 2) what governs the levels of pollination in a particular region, and 3) what levels could we reasonably achieve given the available management actions and policy responses.

Åström, J., Dramstad, W., Debella-Gilo, M., Hovstad, K. A., Åström, S. & Rusch, G. M. 2014. Vurdering av pollineringsunderskudd i Norge. Kapasitetsbygging mot IPBES, med implementering og metodisk evaluering av FAOs protokoll for å oppdage og vurdere pollineringsunderskudd i avlinger. - NINA Rapport 1101. 51 s. I 2012 finansierte Miljødirektoratet en tilleggsmodul til ”The Global Pollination Project” som koordineres av FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations). Målsetningen med denne tilleggsmodulen var å utvide antall land som gjennomførte undersøkelser i henhold til den protokollen som er utviklet i det internasjonale prosjektet fra 7 til 13. Dette internasjonale arbeidet søker å bygge kapasitet for pollineringsstudier og utøke kunnskapsgrunnlaget for FNs plattform for biologisk mangfold og økosystemtjenester (IPBES), som for tiden gjennomfører sin første case study på pollinering. Spesielt implementerer prosjektet protokollen som er utviklet gjennom FAO for å måle pollineringsunderskudd (Vaissière et al. 2011). Protokollen skisserer en enhetlig metode for å undersøke pollinering og måle pollineringsunderskudd i ulike jordbrukssystemer rundt om i verden. NINA (Norsk institutt for naturforskning) fikk samme år i oppgave å sette opp et norsk samarbeid for å implementere protokollen i Norge, analysere dens anvendbarhet under nordiske forhold og vurdere protokollens styrke i forhold til alternative forskningsstrategier. Denne rapporten er et resultat av dette arbeidet. Denne rapporten kommuniserer ikke de endelige resultatene av analysene, ettersom de vil bli gjennomført i de to større "vert-prosjektene", som gjorde gjennomføringen av protokollen mulig. I stedet, skisserer denne rapporten begrunnelsen for protokollen, og evaluerer dens potensiale for å levere relevant informasjon om pollineringsunderskudd til forvaltningen, med særlig vekt på Norge. Også tilstanden og utviklingen av pollineringsavhengige avlinger i Norge diskuteres, som en bakgrunn for behovet for pollinering i norsk landbruk. Protokollen er generell nok til å brukes i en rekke forskjellige omgivelser, og vi opplever ikke noen fundamentale problemer med å implementere den i en nordisk setting. Vi registrerte imidlertid noen utfordringer knyttet til mulighetene for å oppnå en effektiv gjennomføring, utfordringer som kan være spesielt uttalte under norske eller skandinaviske forhold. For det første kan det være vanskelig å finne egnede studieområder der en rekke faktorer som påvirker pollinatorer har stor nok variasjon til å kunne analysere betydningen av bestøvning uten å ty til manipulerende behandlinger. Mange avlinger er geografisk samlet, for eksempel i relativt trange dalfører og ligger derfor i lignende omgivelser. For det andre, kan det være utfordrende å finne et stort nok antall gårder, siden enkelte av de interessante vekstene har begrenset utbredelse i Norge. Protokollen er utformet for å beregne forskjeller i avlinger gitt forskjeller i pollinering, og ulike fremgangsmåter er tilgjengelige for å nærme seg ”optimal pollinering”, som er det foretrukne referansepunktet. Den estimerte effekten av pollinering på avlingene er grunnlaget for å forstå statusen på pollineringsunderskuddet. Protokollen ser ut til å være et vellykket forsøk på å skape en enhetlig standard for måling av pollinering og pollineringsunderskudd etter denne definisjonen. Dette markerer dermed en stor forbedring for pollineringsforskning internasjonalt. Imidlertid hevder vi at ytterligere kunnskap er nødvendig for en vellykket forvaltning av pollinatorer i landbruket. For det første må vi ha en forståelse av forholdet mellom pollinering og avling gjennom et bredt spektrum av pollineringsnivåer, utover det som normalt oppnås i en enkelt studie som implementerer protokollen. Den enhetlige standarden protokollen representerer har stort potensiale siden det blir lettere å utføre sammenligninger og felles analyser av datasett fra forskjellige regioner. Det kan være vanskelig å anslå presist pollineringsunderskudd og tolke resultatene bare ved å bruke protokollen i en enkelt studie. Mye av protokollens styrke synes å bygge på å kombinere datasett og lage meta-analyser. For det andre er det viktig å være i stand til å sette et erfart nivå av bestøvning i sammenheng med et bestemt område. En forståelse av de faktorene som styrer nivåer av pollinatorer er avgjørende for å kunne designe vellykkede virkemidler. Selve protokollen er ikke utformet for å gi detaljert informasjon om disse forhold, så ytterligere studier anbefales. Til slutt peker vi på behovet for å gå gjennom trender av hvilke faktorer som påvirker pollinatorer i en historisk og samfunnsmessig sammenheng. Når vi har 1) fastslått at det er et potensial for økt avling ved å øke tetthet og / eller diversitet av pollinatorer (ved å bruke protokollen), må vi vite 2) hva som regulerer nivåene av pollinering i en bestemt region, og 3) hvilke nivåer vi rimelig kan oppnå gitt de tilgjengelige skjøtselstiltakene og politiske tiltakene.