甘蔗田中的土壤食物网：为亚热带非洲的土壤生物带来美好的未来

《Pedobiologia》：Soil food webs in sugarcane fields: sweet dreams for soil organisms in subtropical Africa

土壤食物网在南非甘蔗田不同耕作与收获实践中的异质性研究，通过稳定同位素分析揭示：再生耕作使食物链长度缩短，而机械收割降低同位素独特性与均匀性。研究系统评估了蜘蛛、蟑螂、跳蚤等9类节肢动物的同位素组成，发现捕食性节肢动物（如蜘蛛、蜈蚣）同位素富集度显著高于分解者（如线虫、蚜虫）。

　　在非洲南部的农业生态系统中，甘蔗种植不仅为当地提供了大量的就业机会，还构成了农业收入的重要组成部分。然而，随着长期种植的进行，土壤质量的维持成为了一个至关重要的议题。土壤质量的下降可能引发一系列环境问题，如土壤退化、水资源流失以及生态系统的失衡。因此，研究土壤生物多样性对于评估和管理这些生态影响具有重要意义。土壤生物多样性，尤其是土壤中的生物群落，可以作为土壤质量的一个良好指标，因为它们反映了土壤中各种生物的种类、数量及其相互作用。然而，非洲南部的土壤生物群落，尤其是土壤中的生物种类和其复杂相互关系，仍然缺乏系统性的研究。

本研究首次在非洲的甘蔗种植区对土壤食物网进行了系统分析。研究选取了10个甘蔗田，其中涵盖了不同的种植方式（传统种植与再生农业）和收获方式（焚烧前收获与绿色收获），并包括了一个未受管理的参考区域。通过分析这些田地中的土壤动物、植物和土壤样本的稳定同位素组成，研究旨在探讨农业实践对土壤食物网结构和功能的影响。研究中主要关注了土壤中的节肢动物，如蜘蛛（Araneae）、蟑螂（Blattodea）、弹尾虫（Collembola）、等翅目（Dermaptera）、马陆纲（Diplopoda）、蚁科（Formicidae）、叶蝉（Hemiptera）以及球栉目（Oribatida）等。这些节肢动物在土壤生态系统中扮演着关键角色，包括分解者和捕食者等不同功能群。通过稳定同位素分析（δ13C和δ1?N），可以推测这些生物在食物链中的位置及其营养结构。此外，研究还通过计算同位素指标，如同位素丰富度、多样性、均匀性和独特性等，来评估不同管理方式对土壤食物网的影响。

研究结果表明，δ1?N值在不同节肢动物中存在显著差异。蜘蛛、蚁科和等翅目表现出较高的δ1?N值，这可能与其处于较高的营养级有关。相比之下，叶蝉表现出较低的δ1?N值，表明其可能主要以植物为食。其他节肢动物如球栉目和弹尾虫则表现出中等的δ1?N值。此外，δ13C值在不同节肢动物中也存在差异，反映出它们在土壤生态系统中依赖的基底资源不同。研究还发现，再生农业和绿色收获的实践显著影响了食物链的长度和结构。具体而言，再生农业实践下的食物链较短，而绿色收获下的食物链较长，这可能与这些实践减少土壤扰动、促进土壤生物多样性的假设相一致。然而，值得注意的是，绿色收获下的同位素独特性和均匀性较低，这可能表明其对节肢动物群落的结构和功能产生了一定的影响。

研究还指出，土壤食物网的结构和功能受到农业实践的显著影响。再生农业和绿色收获作为替代实践，可能有助于减少土壤的物理和化学扰动，从而促进土壤生物多样性的恢复。然而，研究结果并未完全支持这一假设，因为部分指标如同位素丰富度和多样性在绿色收获的田地中并未显著增加。此外，研究还发现，未受管理的参考区域的同位素独特性和均匀性较高，这可能反映了更复杂的土壤食物网结构。这些发现表明，农业实践对土壤食物网的影响可能因实践类型和环境条件而异。

土壤食物网的研究对于理解土壤生态系统的功能和管理农业实践具有重要意义。通过分析不同节肢动物的同位素组成，可以揭示它们在生态系统中的角色及其与环境因素之间的相互作用。例如，分解者如蟑螂和马陆纲可能在土壤中起到重要的营养循环作用，而捕食者如蜘蛛和蚁科则可能对害虫的控制具有积极作用。此外，研究还指出，不同农业实践可能对节肢动物的营养结构和食物网的复杂性产生不同的影响。例如，再生农业可能通过引入覆盖作物和改变种植时间，促进土壤中更复杂的营养结构，而绿色收获可能通过减少焚烧对土壤的干扰，增加土壤中的基底资源多样性。

尽管本研究在一定程度上揭示了农业实践对土壤食物网的影响，但研究的样本数量有限，可能无法全面反映所有可能的变化。因此，未来的研究需要在更多的地点和更长的时间跨度内进行，以更准确地评估这些实践对土壤生物多样性的影响。此外，进一步的研究还应关注不同节肢动物的营养结构和其对土壤生态系统的影响，以及如何通过农业实践来优化这些结构。这些研究不仅有助于提高对非洲土壤生态系统的理解，还可能为可持续农业实践提供科学依据。