土壤节肢动物作为可持续性指标：海岛生态系统中不同农业管理模式的生物多样性响应

《Environmental and Sustainability Indicators》：Soil arthropods as indicators: Biodiversity responses across conventional, ecological and natural systems in an oceanic island

本研究针对海岛农业生态系统中土壤节肢动物群落响应机制不清的问题，通过比较加那利群岛三种生态区（月桂林、硬叶林、大戟灌丛）内常规农业、生态农业与自然植被系统的土壤节肢动物群落结构。研究发现生态管理使月桂林和硬叶林区系更接近自然植被，但大戟灌丛区未见显著差异；表层土壤（0-15 cm）群落差异最显著（相异度达0.62）；鞘翅目分析表明自然系统特有物种更丰富（如月桂林特有种达23种），而常规系统以引入种为主（占比31%）。结果证实生态农业具有促进土壤生物多样性潜力，但自然植被对特有物种保护不可替代。

　　

在加那利群岛独特的火山岛屿生态系统中，农业活动与生物多样性保护之间的平衡始终是生态学研究的焦点。随着全球农业集约化程度的加剧，常规农业依赖化学投入品（如农药、化肥）的生产模式已引发土壤退化、生物多样性丧失等一系列生态问题。相比之下，生态农业强调通过增强生态相互作用、有机质管理和生物多样性保护来实现可持续生产，但其对土壤中型和大型动物群落的实际影响，尤其是在海洋性岛屿这类脆弱生态系统中的效果，仍缺乏系统评估。

为此，由Adolfo Perdomo-González、Raquel Pérez-Reverón等研究人员组成的团队在《Environmental and Sustainability Indicators》上发表论文，以特内里费岛北坡的三种典型生态区（月桂林、硬叶林、大戟灌丛）为研究区域，在每个生态区内设置生态农地、常规农地和自然植被对照点，采用分层陷阱法（Mesovoid Shallow Substratum pitfall trap）在0-75厘米的五个土壤深度进行为期一年的节肢动物采样，结合SIMPER（相似性百分比分析）、NMDS（非度量多维标度排序）等统计方法，深入解析了不同管理模式下土壤节肢动物群落的组成、结构及多样性差异。

关键技术方法包括：1）基于MSS陷阱的分层土壤动物采样技术，可在0-75厘米深度内分五层捕获节肢动物；2）形态学鉴定（主要鉴定至目级水平，鞘翅目鉴定至物种水平）；3）多变量统计分析（SIMPER、NMDS、PERMANOVA）用于解析群落差异；4）线性混合效应模型（LMMs）比较多样性指数。所有样本来源于特内里费岛三个生态区内的9个固定采样点。

3.1. 关键目级类群对组成差异的贡献

SIMPER分析表明，自然植被中以双尾目（Diplura）和双翅目（Diptera）为主要贡献者（月桂林中贡献度分别达23.76%和23.88%），反映出其对未干扰环境的指示作用；生态管理下综合类（Symphyla）和螨目（Acari）贡献突出（如月桂林生态管理中综合类贡献29.96%），而常规农业则以石蜈蚣目（Lithobiomorpha）和跳虫目（Collembola）占主导（合计超50%）。值得注意的是，综合类在三个生态区的常规和自然系统中均显著贡献，推测与其作为引入种对人为干扰的适应性有关。

3.2. 群落结构

NMDS排序显示，在月桂林和硬叶林中，生态管理下的群落与自然植被的 centroid 距离（分别为0.38和0.65）小于与常规管理的距离（0.45和0.91），说明生态实践有助于恢复近自然群落；但在大戟灌丛区，生态管理与常规管理群落高度相似（距离仅0.13），可能与该区生态转型时间较短（<10年）及自然样点空间异质性有关。PERMANOVA进一步证实管理和土层深度对群落组成有显著影响（p < 0.05）。

3.3. 多样性指标

多样性分析呈现生境特异性：月桂林中自然植被的物种丰富度（19.0 ± 1.0）和香农指数（2.15 ± 0.22）最高，常规管理虽个体数最多（5922 ± 3304）但均匀度最低（0.22 ± 0.06），反映出少数耐受类群的暴发性增殖；硬叶林和大戟灌丛中常规管理的丰富度反而较高（如硬叶林常规为20.0 ± 1.7，自然为16.0 ± 3.5），但鞘翅目专性分析揭示其以引入种为主，本土物种比例低。

3.4. 鞘翅目群落

物种水平网络分析突显自然植被作为特有物种庇护所的关键角色：月桂林自然样点包含13种加那利群岛特有鞘翅目，而常规管理中引入种个体占比达31%（如Typhaea stercorea）。生态管理在特有物种保护上表现介于二者之间，如月桂林生态区记录到3种特有物种和10种本地种。三类管理系统共享物种极少（月桂林仅1种共享），β多样性以物种替换（SIM）为主导（大戟灌丛SIM=0.94），说明群落差异主要源于种类更替而非嵌套结构。

讨论部分指出，农业集约化通过耕作、农药施用和生境简化显著改变土壤动物群落，但生态管理可通过减少化学输入和维持微生境复杂性缓解这一过程。然而，效应具有生境依赖性：在水分充足、结构复杂的月桂林和硬叶林，生态管理能有效促进群落自然化；而在干旱、农业历史长的大戟灌丛，其效果受限。研究强调，尽管生态农业能提升部分类群多样性，但自然植被在保护特有和本地节肢动物方面不可替代。

本研究的结论强化了土壤节肢动物作为农业生态系统健康指示器的价值，为海岛地区制定因地制宜的生态农业政策提供了科学依据。未来可结合遥感、物联网（IoT）等技术创新监测手段，推动土壤生物多样性指标在可持续土地管理中的实践应用。