地中海农林系统中土壤微节肢动物与真菌的协同生态指示作用研究

《Agroforestry Systems》：Soil-dwelling microarthropods and fungi: combined indicators of ecosystem health in mediterranean agroforestry systems

本研究针对地中海地区农林生态系统面临的气候变化与土地利用压力，通过整合微节肢动物群落结构分析和真菌DNA宏条形码技术，揭示了不同放牧强度下土壤生物多样性的响应规律。研究发现微节肢动物对土地利用方式敏感，而真菌群落主要受季节调控，为地中海地区土壤健康评估提供了双指标监测新范式。

　　

在地中海这片被标记为气候变化热点的区域，农业生态系统正面临着气温上升、长期干旱和土壤肥力下降的多重挑战。特别是传统的林牧系统（silvopasture），虽历史上曾是重要的土地管理方式，却因农业集约化浪潮而逐渐被忽视。这种忽视导致了对土壤生物多样性认知的重要空白——以往研究多聚焦于微生物和大型土壤动物，而对微节肢动物这类中型土壤动物与其菌群落的互作关系知之甚少。正是这一研究空白，激发了意大利国家研究委员会团队开展这项创新性研究。

研究人员在托斯卡纳的Paganico有机农场展开实地调查，巧妙设计了对比实验：将永久草地（grassland, GL）与以土耳其栎（Quercus cerris L.）为主的林牧系统（silvopasture, SP）进行对比，并在SP内根据距饲喂站距离划分高、中、低三种放牧强度梯度。通过春、秋两季采样，团队运用贝氏漏斗（Berlese）分离技术结合形态学鉴定分析微节肢动物，同时采用ITS2区域DNA宏条形码（metabarcoding）技术解析真菌群落结构。土壤理化性质分析则采用国际标准方法测定pH、有机碳（SOC）等参数。

微节肢动物群落响应规律

研究揭示螨类（Acari）和跳虫（Collembola）在两类土地系统中均占主导地位（合计87%）。SP系统显示出更高的生物多样性，特别是出现了伪蝎目（Pseudoscorpiones）和须脚目（Palpigradi）等森林特有种。跳虫的生活型分析显示，低放牧区（SP_LS）的土壤适应型（euedaphic）比例显著升高，表明稳定环境促进特化物种生存。α多样性指数（Observed, Chao1, Shannon）明确呈现随放牧强度降低而升高的梯度变化，证实微节肢动物对人为干扰的敏感性。

真菌群落的季节动态特征

真菌群落表现出与微节肢动物截然不同的响应模式。NMDS（Non-metric MultiDimensional Scaling）分析显示采样时间（p=0.0001）解释了超过50%的群落变异，而土地利用方式影响不显著。所有样点的真菌α多样性在秋季（t1）均显著高于春季（t0），反映了地中海气候区干湿季节交替对微生物活动的深刻影响。随机森林（Random Forest）分析进一步识别出具有生态指示意义的真菌类群：草地系统以镰刀菌属（Fusarium）和赤霉菌属（Gibberella）等病原/腐生菌为主，而SP系统则富集了枝孢属（Oidiodendron）和短梗霉属（Aureobasidium）等与森林凋落物分解相关的类群。

生态指示作用的互补性

该研究最重要的发现在于揭示了微节肢动物和真菌作为生态指示剂的互补特性。微节肢动物能够快速响应空间尺度的土地利用变化和物理干扰，其群落结构可直接反映植被结构和土壤栖息地质量；而真菌群落则更擅长记录时间维度的生态过程，如有机质转化和季节动态。这种双指标结合的分析框架，大大提升了土壤健康评估的解析度和可靠性。

本研究通过多学科方法的融合，证实了土壤微节肢动物与真菌群落可作为地中海农林生态系统健康的敏感指示器。研究不仅为评估放牧管理对土壤生物多样性的影响提供了科学依据，更开发了一套可应用于欧盟土壤使命（EU Soil Mission）监测体系的操作性框架。特别是在当前推进农业绿色转型的背景下，该研究成果为设计兼顾生产与生态功能的可持续土地管理模式提供了关键理论支撑，彰显了自然解决方案（nature-based solutions）在应对气候变化中的实践价值。