长期耕作对沙漠农业生态系统中地面节肢动物多样性和网络稳定性的影响

《Plant and Soil》：Effect of long-term cultivation on ground arthropod diversity and network stability in desert agricultural ecosystems

本研究在张掖绿洲对比自然沙漠与不同耕作年限（10-,30-,50-,100年）农田的土壤节肢动物群落，发现耕作促进蜘蛛、捕食性及植食性甲虫活动，但减少多食性甲虫；百年农田网络最复杂但最不稳定，环境因子中铵态氮、有效磷解释变异量达74%和34%，表明长期耕作可能影响生态稳定性。

　　

摘要

背景

将干旱的沙漠景观转变为绿洲农田会显著改变不同营养级中节肢动物的多样性，重塑土壤食物网的结构和功能，进而影响生物网络的复杂性和稳定性。

方法

本研究在中国西北部的张掖绿洲进行，我们通过设置陷阱在自然沙漠和不同耕作年限（10年、30年、50年和100年）的农田中系统地研究了地面节肢动物群落的变化。

结果

研究结果表明：(1) 地面节肢动物的活动密度和物种丰富度随耕作年限呈现阶段性变化，在自然沙漠和50年耕作的农田中观察到的活动密度显著高于其他农田；(2) 耕作促进了蛛形纲动物、捕食性甲虫和植食性甲虫的活动，同时显著降低了杂食性甲虫的活动密度，而杂食性甲虫的活动密度在自然沙漠生境中最高；(3) 100年耕作的农田具有最高的网络复杂性，包含28个节点和51条边，但网络稳定性最低；(4) 典型对应分析（CCA）显示，土壤含水量（SWC）、电导率（EC）、铵态氮（NH??–N）、硝态氮（NO??–N）和有效磷（AP）共同解释了地面节肢动物群落32.5%的变异。其中，铵态氮（NH??–N，R2 = 0.74）、有效磷（AP，R2 = 0.34）和硝态氮（NO??–N，R2 = 0.04）是关键驱动因素，杂食性甲虫和蛛形纲动物对环境变化最为敏感。

结论

总体而言，虽然在绿洲农田中耕作增加了捕食性节肢动物的数量和土壤生物网络的复杂性，但长期耕作可能会影响地面节肢动物群落的稳定性。