文献分享:农业景观对生物多样性及其衍生生态系统服务的影响

1前言

在世界范围内，农业面临着提高生产力和发展更可持续粮食生产方式的双重挑战。生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台（IPBES）全球评估警告说，目前生物多样性的下降速度超过了人类历史上的任何时候，除了以牺牲其他贡献为代价的粮食供应，大自然对人类的所有贡献都在减少。《联合国生物多样性公约》（CBD）在其2010-2020年战略计划中认识到，为了实现其2050年“人与自然和谐共生”的愿景，有必要解决粮食生产和消费这一生物多样性丧失的主要根本原因。据预测，与2005年相比，2050年将需要全球作物产量增加100%至110%。然而，生产效率的提升并没有跟上需求的增长，这表明农业用地的持续扩张是不可避免的，对社会生态系统，进而对人类福祉产生了不同的后果。此外，粮食产量的提高可能是以栖息地丧失、养分流失、农药积累及其他影响形式对自然生态系统的负面影响增加为代价的。

(资料图)

粮食生产与生物多样性衍生生态系统服务密切相关。节肢动物多样性——小农农业（SHF）内部的能量循环及其生态功能通过支持、文化、供应和调节生态系统服务，为人类提供直接和间接的根本利益。例如SHF中的粮食生产，其取决于广泛的生态系统功能，包括营养和水循环、授粉、竞争性相互作用和物质分解。这些功能由几个农业生物多样性组成部分，特别是节肢动物来完成。迄今为止，节肢动物相关ES的研究主要集中在众所周知的功能上，并由蝴蝶、膜翅目昆虫或步甲等具有标志性的群体进行。全球作物生产的很大一部分依赖于蜜蜂和野生传粉者的传粉，授粉也有助于为大量人口提供经济福利和丰富而有意义的文化和精神生活。与授粉一样，生物防治也是研究最多的服务之一，因为它意味着对农业的高度经济影响，因为寄生蜂和捕食性节肢动物有助于控制作物中的害虫。因此，加强ES的节肢动物管理也可以成为小农系统向可持续农业过渡的强大驱动力。作物多样性——已有研究发现，跨时空尺度的植物多样性有利于生物害虫防治服务，并通过增加天敌的存在和活动以及减少害虫压力来限制产量损失。植物多样化包括作物和非作物栖息地，可在田间（如花草带、间作）、农场（如作物轮作）和景观规模（如灌木篱笆、森林）进行管理。在过去三十年的研究中，大量研究集中于田间规模的种间多样性或农场和景观规模的非作物栖息地密度，并证明了这些多样化方案对生物害虫控制服务的有益影响。然而，景观规模上的作物多样化（作物品种内部和作物品种之间）也可以成为加强农业景观中生物虫害控制服务的主要管理选择。在空间和时间上使作物物种多样化不仅对生态系统服务有利，而且从经济和社会方面也可能有利。

通过生态系统管理保护和恢复耕地系统，可以应对生物多样性危机和相关生态系统服务的丧失。地球上大约一半的可居住表面是农业。农业生态景观可以被视为包含不同土地使用类型的多样化多功能景观。一方面，它们提供的基本农产品既可以直接造福当地消费者，也可以在远离产地的地方运输和转化。另一方面，它们可以确保生物多样性的保护和生态过程的维持，也提供重要的调节和文化服务。

据估计，农业景观中：1）粮食生产成为对生物多样性的主要威胁；2）农业还推动了全球四分之一以上的温室气体排放、三分之二的淡水开采，以及大量的酸化和营养化污染；3）其影响远远超出了我们的农业景观范围。因此，如何选择管理农业景观将对地球上未来的生命轨迹产生深远影响，不仅影响那些已经被改造的土地，而且还影响未来如何避免栖息地转换。

2农业景观对生物多样性及其衍生服务的影响

景观结构受到景观组成的制约，并且往往与景观组成相关。一些研究发现结构效应比组合效应更强，而其他研究则相反。显然，景观异质性的两个组成部分都需要考虑，而且似乎在许多景观中，组成和结构可能对害虫抑制起到额外或交互作用。

2.1农业景观中的作物多样性

2.1.1作物多样性对生物多样性的影响

Thomin 等（2022）提出一个农业系统，这是一个在景观尺度上，作物在内部或内部进行多样化的系统。作者将景观定义为人类、植物群和动物群共享的区域，根据观察到的物种，在不同的径向维度上考虑通常为1.5km的径向单位，适用于实现景观对节肢动物的影响——通常包含不同类型的土地利用（城市地区、自然地区和种植区）。景观尺度上结合作物和半自然栖息地多样性，可以提高生物防治效果。1）增强天敌的互补景观和 2）减少害虫的资源。其中，替代作物可以充当天敌的蓄水池，当资源增加时，这些天敌可以从一种作物类型蔓延到另一种作物类型。当主要作物收获或用杀虫剂处理时，它们也可以作为庇护所和食物资源。维持不同的天敌群落是在空间和时间上有效控制不同害虫种群类型的重要杠杆。空间和时间资源的连续性是增加天敌从一种害虫宿主资源向另一种害虫宿主资源溢出的关键，而不会降低其种群丰富度。因此，选择作物多样化时应考虑：1）景观作物组成，如大量天敌可用作物提供的资源互补性（花粉和蜜汁供应等）；2）景观作物配置，如田地大小、田地形状、田地连通性，通过选择较小的作物区域，使资源在时间和空间上保持连续，以保持天敌的连续食物源和庇护所。

2.1.2作物多样性对生物多样性衍生服务的影响

在过去三十年的研究中，大量研究集中于田间规模的种间多样性或农场和景观规模的非作物栖息地密度，并证明了这些多样化方案对生物害虫控制服务的有益影响。Thomin 等（2022）调查了景观规模上的作物多样化（作物品种内部和作物品种之间）如何成为加强农业景观中生物虫害控制服务的主要管理选择。并得出在空间和时间上使作物物种多样化不仅对生态系统服务有利，而且从经济和社会方面也可能有利的结论。