生物多样性
©Mike Checkett / Ducks-Unlimited
北美的物种种类繁多，大约有13000种植物，650种鸟类，450种哺乳动物，300种两栖动物和430种爬行动物。然而，总体趋势表明，这种多样性受到了威胁——在整个美洲，四分之一的物种受到威胁或面临灭绝的风险。在北美，自1950年以来，超过75种淡水鱼已经灭绝(IPBES, 2018年)。
作物多样性趋势
农业用地可以通过为粮食生产种植不同的物种和采取其他措施来支持地上生境和对土壤健康很重要的土壤微生物的生境，从而支持生物多样性。然而，从1978年到2012年，美国种植的作物多样性显著下降(图2.1.1)。作物多样性最低的是美国玉米带，那里高产的玉米和大豆品种占农业景观的主导地位。在美国东部高地地区，包括俄亥俄州、宾夕法尼亚州、西弗吉尼亚州、弗吉尼亚州、田纳西州、肯塔基州、阿拉巴马州、密西西比州、俄克拉荷马州和阿肯色州的部分地区，玉米和大豆的种植趋势也很明显。在种植全国大部分水果和蔬菜的地区，作物多样性保持相当高和一致，如加利福尼亚州、俄勒冈州、华盛顿州、纽约州、宾夕法尼亚州、新泽西州和马萨诸塞州。随着时间的推移，密西西比门地区是美国唯一一个记录了更大作物多样性的地区，至少部分原因是棉花种植面积的下降，这可能为更多样化的作物轮作打开了大门(Aguilar et al.， 2015)。
图2.1.1。农业普查的六个农业资源区域的作物种类数。数字代表了县的平均水平。
北美鸟类数量和多样性的趋势
北美的土地转为农业导致了鸟类种类的减少——从1966年到2013年，与农田相关的鸟类种类的数量减少了74%。最显著的下降是空中食虫鸟的数量，即捕食翅膀上昆虫的鸟类。目前还没有确定导致这种下降的单一因素，但重要的影响因素包括农场及其周围昆虫猎物数量不足，这与多个因素有关，包括农业杀虫剂使用、地表水受损或不足，以及缺乏合适的栖息地和饲料(Stanton等人，2018年)。
被农业割裂的土地为各种各样的鸟类提供了不太适合的栖息地。较小的、不连续的草地生境产生更大的边缘效应，与较大的连续草地区域相比，这导致鸟巢捕食给鸟类种群带来更大的压力(Stanton等人，2018)。此外，湿地的减少导致河岸鸟类的栖息地减少，比如红翼黑鸟，它们的幼鸟依赖更大的栖息地来提供更多可用的食物。牧场或牧场，特别是种植了多种草的牧场，比种植行作物的牧场提供了更好的鸟类栖息地。农场操作也可能通过农药接触、土壤准备、种植、耕作、割草和其他收割操作对鸟类造成直接伤害，这些操作可能直接杀死鸟类和破坏巢穴。
农民可以通过正确的信息减少这些风险，支持其所在地区的鸟类生物多样性。例如，在大豆地里，推迟两周播种几乎可以消除鸟类的死亡率，这样在设备摧毁鸟巢之前，就有时间让幼鸟长出羽翼。然而，这样的延迟可能会降低作物产量，这与生产是有权衡的。与传统耕作的玉米和大豆相比，免耕玉米和大豆中筑巢鸟类的密度和多样性更高，这很可能是因为站立的植被提供了更大的遮挡，免受捕食者的捕食。在饲料作物生产中，在繁殖季节规划刈割时间以避免插枝可以减少对鸟类的风险。在一些系统中，这可能是一个挑战，例如对于凉爽季节的牧草，因为它们在季节早期产生更多的生物量，有时需要在幼鸟羽翼丰满之前修剪。割草会使雏鸟直接受到设备的破坏，也会使雏鸟暴露在因植物覆盖度较低而导致的捕食者面前。虽然潮湿的年份会降低产量，但由于牧草作物的刈割较少且较晚，某些鸟类的筑巢成功率更高(Stanton等人，2018年)。
北美传粉昆虫数量和多样性的趋势
授粉是作物种子生产的一个必要过程，可能由风或水等非生物因素或由蜜蜂、蝴蝶和鸟类等活着的传粉者介导。因此，授粉是IPBES (IPBES, 2017)的一份特别报告的主题。在世界范围内，大约75%的种植作物依赖于活的传粉者。2012年，全球授粉对粮食生产的价值估计为3510亿美元。尽管北美常见的一些商品作物如棉花和大豆是自花传粉，或玉米和高粱是风媒传粉，但其他作物如苜蓿和许多特殊作物则依赖昆虫传粉者进行繁殖。
在美国，由驯化的、非本地的蜜蜂(欧洲或西方的蜜蜂和亚洲或东方的蜜蜂)进行授粉是很常见的。樱桃、蓝莓、杏仁、番茄和西瓜的商业生产依赖于西方的管理蜂箱。自1990年以来，这些蜂箱一直面临着蜂群流失的威胁。这些损失主要是由于寄生性瓦螨的侵扰，它们以蜜蜂蛹为食，传播病毒，破坏蜜蜂的免疫系统，使它们容易感染其他传播疾病(IPBES, 2017年)。
虽然少数种驯化的蜂蜜和大黄蜂被广泛用于作物授粉，但至少有2万种其他生物提供授粉服务，其中许多是野生蜜蜂。2008年至2013年期间，美国野生蜜蜂的数量减少了23%，主要集中在中西部、大平原和密西西比河河谷的农田。野生和家养蜜蜂受到的威胁与土地使用变化、气候变化和农药毒性等因素有关。IPBES(2017年)还发现，使用综合方法进行虫害管理可以减少杀虫剂的施用量，降低传粉者暴露的风险。
土地利用变化导致野生动物(包括传粉者)的栖息地破碎和损失。美国农业部的一份报告(Hellerstein等人，2017年)审查了这些土地利用模式对传粉者的影响，发现特定区域支持传粉者的能力在森林、牧场、农村路边和某些生产向日葵和浆果的农田中最高。这种能力在生产棉花、大豆、坚果和葡萄的土地上较低，在生产玉米、小麦、水稻、大麦和高粱的土地上进一步降低。虽然没有明确的全国趋势，但通过牧草适宜性指数(FSI)测量，已经观察到该能力的区域模式。全国范围内，2002 - 2012年，85.8%的土地FSI保持不变，6.9%的土地FSI改善，7.3%的土地FSI下降。减少主要集中在加利福尼亚中部、蒙大拿州、北达科他州和南达科他州、爱荷华州、伊利诺伊州、印第安纳州、内布拉斯加州东北部、堪萨斯州西北部和密西西比河沿岸地区，其中减少最显著的是达科他州，那里是蜜蜂的主要避暑地。从2002年到2012年，华盛顿州、内华达州、堪萨斯州东部、俄克拉荷马州和德克萨斯州东部的改善最大(Hellerstein等人，2017年)。
物种亮点:帝王蝶
黑脉金斑蝶的困境(达那俄斯plexippus)在农业圈之外很有名。蝴蝶以长时间迁徙和越冬倾向而闻名集体在加州海岸的树木和建筑物中，在墨西哥中部的山区。自1950年以来，黑脉金斑蝶的数量急剧下降，这与用作幼虫宿主植物的10种马利筋的数量相应下降直接相关。马利筋数量的下降与土地利用的变化有关。例如，黑脉金斑蝶最喜欢的宿主之一，沼泽马利筋(Asclepias incarnata)，生活在美国湿地的马利筋，在伊利诺伊州的一项研究发现，普通马利筋的数量减少了近94% (答:syriaca)，但在使用非草甘膦除草剂的地区没有显著损失。在爱荷华州，这一趋势得到了复制:马利筋的数量自2000年以来急剧下降，一些植物种群在草甘膦处理后被消灭(Zaya et al.， 2017)。
杂草被宽泛地定义为一种生长在土地管理者不想要的地方的植物。由于几个原因，允许马利筋和其他杂草植物种群在栽培地区建立是不可行的。杂草会与作物争夺空间、光照、水和养分，可能会干扰收割作业，其种子可能会污染收成。鼓励土地所有者和管理者允许乳草和其他传粉宿主植物在农场的非栽培区域和邻近景观中生长并完成它们的生命周期。
虽然有多种方法可以管理农业用地，以支持生物多样性并减少其对重要物种的影响，但在符合农场经营的需要和目标的情况下，也可以选择将敏感的土地拨出不进行生产，并在农业景观中为多种物种提供繁殖地。在这里，我们观察了美国农业部保护储备计划(CRP)登记的土地随时间的趋势，该计划成立于1985年，目的是“让高度侵蚀和其他环境敏感的农田和牧场退出生产”(USDA, 2020年)。
农民每年从美国农业部获得10-15年的租金，在此期间，有价值的土地覆盖，如草原草，被重新种植。虽然主要的动机是减少土壤侵蚀，但还有其他保护效益，包括支持多种植物和生态系统。CRP的土地面积在项目初期迅速增加，并从90年代初到2000年代中期保持相对稳定(图2.1.2);然而，入学人数在2007年之后开始下降。这种下降的部分原因是由于农作物价格上涨，促使闲置的土地重新投入生产，此外，可用于CRP项目的资金也减少了。截至2020年11月，有30多万个农场加入了CRP，覆盖面积超过2000万英亩，在租金、成本分成和激励支付方面的总财政支出超过18亿美元。
图2.1.2。保育储备计划累积注册人数
如何管理CRP土地对于确定其支持生物多样性的能力有多好至关重要。例如，在西南高原，纳入CRP的土地经常种植非本地牧草，导致植物物种多样性低，饲料质量低，传粉者的栖息地也较差。研究表明，CRP中面积超过100英亩并种植了多种植物物种的土地能够支持传粉者和其他野生动物(Begosh等人，2020年)。