社会生态过滤器对南美大都市教育花园中植物与无脊椎动物多样性的影响机制研究

本刊推荐：为探究城市教育花园的生物多样性维持机制，研究团队针对智利圣地亚哥大都会区(MAS)33所学校的菜园开展社会生态过滤效应研究。通过植被调查、无脊椎动物形态种鉴定及空间分析，发现花园面积、栽培地表覆盖率和夏季灌溉等内部管理因素对植物多样性(p=0.70)和无脊椎动物多样性(ρ=0.66)起主导作用，而缓冲区树木覆盖率等外部因素影响较弱。该研究为高城市化区域的生物多样性提升提供了基于花园管理的实践路径。

　　

在地球城市化进程加速的背景下，南美洲已成为全球城市化率最高的大陆之一，近84%的人口居住在城市区域。智利作为典型代表，约有75%人口生活在城市地区，其中首都圣地亚哥大都会区(Metropolitan Area of Santiago, MAS)集中了全国40%的人口，预计到2030年将达到720万居民。这种快速的城市扩张对生物多样性保护构成严峻挑战——圣地亚哥所处的智利地中海气候区被列为全球35个生物多样性热点之一，这些生态系统正面临着前所未有的生物多样性丧失风险。

面对全球陆地生物多样性持续衰退的现状，提升城市生态系统中的生物多样性显得尤为重要。城市花园被视为促进城市生物多样性的重要社会生态系统，它们通过形成相互连接的生态矩阵，对城市生态系统产生累积效应。然而，花园中的生物多样性受到"社会生态过滤器"的深刻影响，这些人类-自然因素通过功能性状筛选机制影响小动物的分类多样性。特别是在教育资源集中的学校环境中，教育花园（指学校内由学生参与管理的蔬菜种植区）虽然通常面积较小，但可能成为城市中的生物多样性庇护所和物种流动的踏脚石。

目前对发展中国家城市花园生物多样性的研究仍较为缺乏。智利此前的研究多集中在农村和城郊家庭花园，而对高度城市化地区教育花园的关注不足。尽管COVID-19大流行促使包括学校花园在内的替代性食物系统实践增加，但对人口高度密集城市中教育花园生物多样性的研究仍然稀缺。

为此，研究团队对MAS地区33所市政学校的教育花园进行了系统研究，旨在解析花园内部、周边环境和管理实践这三类社会生态过滤器如何影响花园中的植物和无脊椎动物多样性。该研究结果发表于《Scientific Reports》，为理解高城市化区域中小型绿色空间的生物多样性维持机制提供了重要见解。

研究采用多方法融合的技术路线：通过植被调查记录94科362种维管植物（包括栽培和自发生长物种）；使用非致死性快速生物多样性评估法(NL-RBA)鉴定16目127个无脊椎动物形态种；基于Sentinel 2卫星影像计算归一化植被指数(NDVI)分析花园周边1公里缓冲区的地表覆盖特征；采用半结构化访谈获取31项花园管理实践数据；运用广义线性模型(GLM)和Akaike信息准则(AIC)进行多变量筛选和模型优化。

花园特征分析

33个花园面积差异显著（12-589 m2），园龄1-12年不等。地面覆盖分析显示46.6%为无植被区，32.8%为自然覆盖，仅20.6%为栽培覆盖。垂直层次中乔木层覆盖率最高(29.2%)，其次为草本层(26.5%)。

植物多样性格局

共记录362种植物，其中89%为非本地种（13%为入侵种），仅31种为本地种，8种为特有种。平均每花园55.7±21.4种，菊科、唇形科和禾本科物种最丰富。栽培种(265)数量近乎自发生长种(97)的3倍。最佳模型显示花园面积、栽培地表覆盖率和夏季灌溉对植物 richness 具有显著正向影响。

无脊椎动物多样性特征

发现127个形态种，膜翅目(32)、蜘蛛目(21)和半翅目(20)最为丰富。平均每花园23.8个形态种，双翅目和半翅目分布最广。多样性积累曲线显示在不同面积花园间无显著差异，但50-99 m2花园中的稀有物种被低估。

缓冲区环境影响

1公里半径缓冲区分析表明，78.3%区域为无植被或裸地，仅21.9%具有植被覆盖（草本和乔木），但不同花园间存在显著异质性。

管理实践影响

主园丁平均年龄46岁，拥有15年园艺经验。夏季灌溉实践中，15个花园完全无灌溉，7个偶尔灌溉，11个持续灌溉。18个花园使用堆肥，15个自行制作堆肥，仅1个使用化学肥料(NPK)。32个花园采用人工除草，无化学除草实践。虫害控制方面，1/3花园无显著虫害，过半无任何防控措施，仅1园使用化学药剂。

社会生态过滤器效应

植物 richness 主要受花园面积（强相关p=0.70）、栽培地表覆盖（正向）和夏季灌溉（正向）等内部和管理因素影响，缓冲区变量影响微弱。无脊椎动物 richness 与植物 richness 高度相关(ρ=0.66)，特别是与自发植物 richness(ρ=0.72)。最佳模型显示植物 richness、不透水地表覆盖（负向）和缓冲区乔木覆盖（微弱正向）及夏季灌溉为主要影响因素。

研究结论表明，教育花园中的生物多样性更多受到花园内部社会生态过滤器（如面积、地表覆盖特征）和管理实践（如夏季灌溉）的影响，而非花园缓冲区的外部环境因素。这一发现凸显了即使被高度建成环境环绕，小型教育花园仍能通过合理的管理设计成为有效的生物多样性庇护所。

该研究的重要意义在于：首次系统揭示了南美大都市中教育花园的生物多样性维持机制；证实了管理实践相对于环境背景对城市生物多样性的主导作用；为在城市生物多样性热点区开展保护提供了微观尺度解决方案；开发的非致死性生物多样性评估法(NL-RBA)为城市生态研究提供了伦理与技术范式。研究结果可直接指导学校花园的生态化设计：增加植物多样性特别是原生种比例、减少硬化地表、保障夏季灌溉、促进自发植物生长，从而最大化其作为城市生物多样性"跳板"和生态教育平台的复合价值。

从政策应用角度，该研究为制定花园认证计划、市政工作人员生物多样性培训、学校花园国家支持计划等提供了科学依据。如能通过全市性行动增加学校花园数量和生态质量，教育花园有望成为城市生物多样性网络的关键节点和未来生态守护者的培育基地。