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土地利用和当地田地管理的影响授粉，害虫损害，最终影响作物产量。生态农业是作为传统农业实践的可持续替代方案而实施的，但对其授粉和病虫害管理的潜力知之甚少。 撒哈拉以南非洲在调查害虫和传粉媒介对作物生产力的相对重要性以及周围景观或农业生态实践如何影响这些因素的研究中代表性不足。在每个样地上使用全因子人工授粉和排除实验，我们研究了授粉和花區对南瓜产量的相对贡献。
灌木丛覆盖率的增加减少了蜜蜂的丰度，但增加了非蜜蜂访客的丰度和丰富度。人工清除被认为是害虫的食草动物减少了花卉访客，而更多的农业生态土壤管理实践增加了花卉访客。 灌木丛覆盖和农业生态管理都没有影响植被植物。传粉媒介的限制，而不是花食性，限制了南瓜的坐果率，而游客丰富度的增加减少了人工授粉和动物授粉花之间的相对差异。我们建议加强对灌木林栖息地的保护，增加农业生态土壤做法，以促进小农农场的传粉媒介丰富度。
材料和方法1.1. 选址这项研究是一个更广泛的跨学科和参与性研究项目的一部分，旨在了解马拉维北部姆津巴区的土地利用、农业生态实践、生物多样性和生态系统服务之间的动态关系。 每个家庭在实施农业生态实践方面也各不相同。作为农业生态病虫害管理实践的指标，我们调查了人工除虫害，其中一半的家庭实施了人工除虫害。包括的农业生态土壤管理做法包括：土壤保持景观美化、种植香根草树篱、覆盖、豆类间作、加入豆科植物残留物、施用堆肥、施用动物粪便和农林业。
其中六个参与的家庭拥有蜜蜂蜂箱，但这些蜂箱的存在与半自然栖息地覆盖、人工害虫清除或农业生态土壤管理实践无关，也不影响我们地块上的蜜蜂丰度。 蜂箱既不在南瓜田旁边，也不在邻近的田地里，而是传统的蜂箱，它们挂在树上，在那里它们可能被蜜蜂群定殖。在我们的研究区域，大多数蜜蜂都是野生筑巢的。
1.2. 现场准备每个农民都获得了来自当地市场的相同品种的南瓜**。我们于2019年10月建立了一个2×15米的地块，农民在2019年12月中旬至2020年1月中旬之间播种，密度为每米三粒**，在地块上分两行播种。地块仅靠雨水灌溉，不灌溉，符合该地区的典型管理。 农民只使用有机堆肥，在生长季节施用两次。按照惯例，农民使用手锄头进行整地和播种。所有日常的田间管理活动，包括使用人工病虫害管理，都由小农户自己管理。
1.3. 人工授粉和排除实验在每个南瓜斑块中，我们标记了至少 8 到 19 朵雌花，平均为 12 朵朵。雌花在开花前可以很容易地与雄花区分开来，因为花瓣下方的子房看起来像一个小南瓜，而雄花则没有。 我们的目标是使用不同植物个体的花朵。在这些标记的花朵中，2-5 朵保持开放，2-5 朵人工授粉，2-5 朵人工授粉并用欧根纱网袋覆盖，2-5 朵在开花前用网袋覆盖，无需进一步处理。 通过使用软画笔将来自同一地块的雄花的花粉沉积到雌花上，对花朵进行人工授粉。坐果后或花朵枯萎后取出网袋，让果实正常发育。为了保持一致性，手授粉和排除实验中的所有操作均由同一研究人员进行。
1.4. 鲜花访客记录花卉参观者在13个地块之间的每个地块上进行了三轮样带评估第2 月和 10第 三月。在每个样带轮中，我们走了 3 个子样带，每 5 m 走 5 分钟，用随机游走覆盖整个 15×2 m 的地块。 如果我们以前看到至少一个个体接触南瓜花的生殖部分，我们将昆虫形态物种视为花朵访客。同一个人没有被计算两次，即使它访问了多朵花。由于单个花卉访客的密度通常很低，因此可以跟踪单个昆虫的运动。 在野外无法识别的花卉访客被用昆虫网捕获并固定以备日后识别。捕获的花卉访客被储存在维尔茨堡大学的生物中心。所有样带和花卉访客识别均由该研究的第一作者进行，以防止抽样偏倚。
1.5. 花的密度、损害和产量评估在每次横断面行走期间，我们都会计算地块中所有开放的南瓜花。雄花和雌花分别计数。在每次访问中，我们还检查了所有花朵的损坏情况，并计算了表现出花卉的花朵数量，这些花朵被定义为对开花结构的喂养损害。 花瓣的损伤与花朵生殖部分的损伤分开记录，但我们将两种损伤类型相加进行分析。对所有标记的花朵进行监测，直到果实收获或流产。首先，我们记录了是否发生了坐果。 其次，当果实准备好收获时，我们对南瓜进行称重，测量周长，并计算每个果实的**数量。在随后的分析中，我们区分了“早期坐果”和“可收获坐果”。早期坐果包括所有结出果实的花朵，因为我们*设最初的果实发育是授粉的直接结果。
统计分析所有数据分析均使用 R 版本 4.1.0进行。由于预测因子：灌丛覆盖率和农业生态土壤实践的数量*用不同的测量单位，因此我们使用 z 分数对其进行标准化。尽管不同样地的花数存在差异，但我们无法检测到景观和管理对花数的任何影响。 结果景观和农业生态学对花卉游客和花卉的影响我们发现，从最低到最高的灌木丛覆盖率，游客数量下降了约60%，但游客丰富度翻了一番。丰度格局几乎完全由灌丛覆盖与黑芨丰度之间的负相关关系驱动。物种丰富度的增加是由于灌木覆盖率增加导致非蜜蜂访客的增加。
封闭处理、景观和农业生态学对南瓜产量的影响人工授粉和植被排除处理显著影响了早期和可收获的坐果率。人工授粉且被排除在花卉之外的花朵具有最高的早期坐果率，而开放前装袋的花朵没有坐果率。在其余处理中，动物授粉的花的早期坐果率最低。 处理对结实、果实重量或果实大小没有影响，但灌木覆盖对所有三个果实品质指标均有负面影响。人工除虫和农业生态土壤做法对任何产量指标都没有影响。
花卉和花卉对南瓜产量的影响不同处理的参观者密度与早期坐果呈负相关，早期和可收获的坐果率都与实验处理的相互作用对参观者丰富度有反应。在两种非排除处理中，早期坐果率随着游客丰富度的增加而增加。 然而，人工授粉和排除花的早期坐果与游客丰富度呈负相关。花區比例对早期或可收获的坐果没有影响。果实质量，包括结实、果实重量和果实大小，不受授粉或花卉的影响。
讨论在我们的热带小农户研究系统中，南瓜坐果受到传粉媒介限制的限制，而不是受到破坏花朵的害虫的限制。同时，我们发现花卉访客，而不是花卉损害，受到周围土地覆盖和农业生态实践的影响。
4.1. 景观和农业生态学对南瓜产量的影响虽然我们发现坐果率和灌木覆盖率之间没有关系，但灌木覆盖率对果实重量、大小和**结实有负面影响。生产性景观往往有利于农业，并且更有可能经历高生境转化率，这可能解释了为什么南瓜在灌木丛覆盖率较低的地区可能表现更好，而这些地区是由更好的土壤介导的。 4.2. 花卉和花卉对南瓜产量的影响我们证明，传粉媒介的限制比花卉对坐果的限制更大，但这种限制可以通过增加花卉访客的丰富度来克服。这与印度尼西亚早期关于南瓜授粉的研究一致，但与北美的一项研究形成鲜明对比，该研究没有发现南瓜中的传粉者限制，表明传粉者限制是这种作物中与环境相关的现象。
南瓜也被引入的亚洲，更丰富的传粉媒介群落也与产量的提高相对应，但在肯尼亚，补充无刺蜜蜂并没有提高南瓜产量。我们的研究没有确定丰富度本身，或者在更丰富的社区中存在高效物种的可能性增加是否推动了我们研究中观察到的积极影响。 丰富度和坐果率之间的正相关关系与其他作物和农业环境中的类似结果相似并进一步强调必须通过保护灌木丛等剩余生境和实施土壤农业生态实践等有利于传粉媒介的耕作来保持授粉媒介的丰富性。
结论南瓜是多种作物之一，对依赖传粉媒介的小农粮食安全和营养很重要。我们的研究支持了丰富的传粉媒介群落，而不是以花为食的害虫，在小农农业景观中对南瓜生产力发挥着重要作用。因此，我们认为，保持和增加花卉游客的丰富度应该是利益相关者的首要任务。 尽管在水果质量方面存在一些权衡，但应保护周围的灌木丛覆盖，以保护潜在的传粉媒介。为此，应解决对薪材的需求，薪材是Miombo林地生态区森林砍伐的主要驱动因素，同时向当地社区宣传这些栖息地对生态系统服务的重要性。 同时，灌木覆盖与果实质量的负相关关系需要进一步研究，以便解开灌木对传粉媒介和生产力的相对重要性——我们怀疑土壤质量可能是一个重要组成部分，这支持了农业生态土壤管理实践对提高土壤肥力的重要性。 农民可能会从关于什么是害虫和有益昆虫的宣传中受益，以防止人工将授粉媒介从农场中清除。最后，农业生态土壤管理对小农户有重要的好处，我们表明，多样化的做法可以使花卉游客共同受益。 因此，应积极鼓励农业生态土壤管理多样化，以可持续地改善撒哈拉以南非洲小农户的生计。
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