编辑推荐：
为解决土地利用强度对生态系统及作物产量影响不明的问题，研究人员开展 “土地利用对作物产量影响” 的研究。通过分析 37 个数据集，结果显示土地利用强度影响节肢动物群落及生态系统服务，对作物产量影响因功能群而异。该研究为生态集约化农业提供依据。
在全球粮食生产的大舞台上，高投入、高产出的传统农业模式一直占据着主导地位。它为人类提供了大量的食物，功不可没。然而，随着时间的推移，人们逐渐发现，这种高强度的土地利用方式就像一把双刃剑，在带来高产的同时，也给生态环境带来了诸多负面影响。它威胁着生物多样性，破坏了生态系统的平衡，许多物种的生存面临挑战，一些生态系统功能也受到了损害。
在农业领域，一个关键的问题亟待解决：旨在促进生态系统服务的农业生态实践，在降低土地利用强度以减少对自然的损害时，究竟能在多大程度上提高作物产量呢？为了找到答案，来自多个国家科研机构的研究人员踏上了探索之旅。他们的研究成果发表在《Landscape Ecology》杂志上，为我们揭示了土地利用、节肢动物、生态系统服务和作物产量之间复杂而微妙的关系。
研究人员开展了一项泛欧洲的元分析研究。他们从一个国际专家联盟的数据库中精心挑选了 37 个数据集，这些数据集涵盖了土地利用、田间节肢动物群落组成、授粉和害虫防治等生态系统服务水平以及作物产量等多方面的信息。为了更深入地了解节肢动物群落，他们选取了蜜蜂（Apoidea）、步甲（Carabidae）和蜘蛛（Araneae）这三种在农业生态系统中具有重要作用的节肢动物作为研究对象，分别计算了它们的多度、物种丰富度和功能多样性。
研究中，一个重要的技术方法是元分析结构方程模型（metaSEM）。首先，研究人员从各个研究中收集数据，整理出成对的相关系数，这些系数反映了当地土地利用强度、景观中耕地比例、节肢动物的相关指标（多度、物种丰富度或功能多样性）、生态系统服务（作物授粉或害虫防治）以及作物产量之间的关系。接着，他们利用多组结构方程模型（SEM）对这些相关系数进行整合，再使用加权最小二乘法将结构模型拟合到合并后的相关矩阵上，以此来评估预先设定的因果结构，探究各个因素之间的直接和间接联系。
研究结果如下：
- 总体模型分析：当地土地利用强度的增加显著提高了作物产量，但却降低了节肢动物的多度和物种丰富度，不过对功能多样性和生态系统服务没有显著影响。景观中耕地比例的增加倾向于降低物种丰富度，但对多度和功能多样性影响不明显，且与生态系统服务也没有显著关联。此外，节肢动物的物种丰富度和多度在一定程度上能够增强生态系统服务，但物种丰富度与产量呈负相关，多度和功能多样性与产量无显著关系。
- 蜜蜂相关分析：当地土地利用强度的增加会减少蜜蜂在作物田间的多度和物种丰富度，但对其功能多样性没有影响。有趣的是，无论纳入哪种蜜蜂指标，土地利用强度的增加都没有直接提高产量。在与授粉的关系上，只有蜜蜂的多度能直接促进授粉，且授粉能够提高作物产量，而其他蜜蜂指标与作物产量没有直接关联。
- 步甲相关分析：当地土地利用强度的增加同样会降低步甲的多度和物种丰富度，但功能多样性不受影响。土地利用强度与自然害虫防治之间没有直接关系，景观中耕地比例与田间步甲以及自然害虫防治也没有关联。不过，步甲的物种丰富度越高，害虫防治效果越好，其多度增加也倾向于改善害虫防治情况，但步甲的功能多样性与害虫防治无关。值得注意的是，步甲的物种丰富度和功能多样性与作物产量呈负相关，多度增加也倾向于降低产量，而且害虫防治与作物产量之间没有关系。
- 蜘蛛相关分析：当地土地利用强度是影响作物产量的唯一显著预测因子，它会降低蜘蛛的多度，但对物种丰富度和功能多样性没有影响。蜘蛛的物种丰富度会随着景观中耕地比例的增加而降低。虽然蜘蛛物种丰富度和当地土地利用强度的增加都有提高害虫防治效果的趋势，但景观中耕地比例与害虫防治、害虫防治与产量、蜘蛛指标与产量之间均没有显著关系。
在研究结论和讨论部分，研究结果表明，不同的节肢动物功能群在生态系统中扮演着不同的角色。对于传粉昆虫蜜蜂来说，其多度的增加能够促进授粉服务，进而提高油菜的产量，这为生态集约化在油菜种植中的应用提供了潜在的支持。然而，对于步甲和蜘蛛这两种捕食性节肢动物而言，小麦和大麦的产量主要由农业投入决定，它们对害虫防治和产量的影响较为复杂，可能存在负面作用。这意味着在生态研究中，理解捕食性节肢动物在害虫防治中的作用仍然是一个重大挑战。
此外，研究还发现土地利用强度对节肢动物的影响显著，这凸显了农业对节肢动物多度的负面影响。同时，传粉昆虫和捕食性昆虫在农业生态系统中的不同响应和作用，要求我们对生态集约化有更细致的认识。未来需要开展更多针对多个分类群和生态系统服务的实验研究，采用可比的方法在相似的尺度上进行量化，以深入探究土地利用、生态系统服务和粮食生产之间相互交织的关系。这项研究为农业的可持续发展提供了重要的理论依据，指引着未来农业生态研究的方向，让我们在追求粮食产量的同时，也能更好地保护生态环境，实现农业与自然的和谐共生。
