《Agriculture》：Advances in Farmland Ecosystem Functions and Ecosystem Services: Implications for the Karst Desertification Control
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农田生态系统提供多种生态系统功能和生态系统服务，并支撑区域生态安全与完整性。尽管农田生态系统功能与服务（FESFS）研究已取得显著进展，但将生态机制、多种生态系统服务相互作用与管理导向的服务提升相结合的综合综述仍然有限。本综述综合了FESFS领域的全球研究进展
农田生态系统提供多种生态系统功能和生态系统服务，并支撑区域生态安全与完整性。尽管农田生态系统功能与服务（FESFS）研究已取得显著进展，但将生态机制、多种生态系统服务相互作用与管理导向的服务提升相结合的综合综述仍然有限。本综述综合了FESFS领域的全球研究进展，并评估了其对喀斯特荒漠化治理所形成的农田生态系统的影响。遵循系统综述和元分析优先报告条目（PRISMA）框架，研究人员对截至2025年12月31日发表的Web of Science记录进行了系统性识别、筛选和合格性评估，并使用bibliometrix和结构化证据综合分析了371项研究。2014年后论文产出快速增长，同时研究从以生产力为导向转向多功能性、生态系统服务相互作用和综合管理。证据综合确定了三个相互关联的进展领域：农田生态系统结构—功能—服务关系、生态系统服务权衡与协同，以及生态系统功能优化与生态系统服务提升。基于文献计量结果、证据综合和喀斯特特定的环境约束，研究人员确定了喀斯特荒漠化治理农田生态系统（KDCFES）的四个优先事项：水—养分耦合与脆弱性阈值；生物多样性与功能互补性；生态系统服务权衡与多功能性；以及生态系统功能优化向服务提升的转化。这些优先事项为增强生态韧性和支持可持续生计提供了坚实基础。
1. 引言
生态系统功能与生态系统服务是农田生态系统中相关但概念不同的组成部分。生态系统结构通过生态过程产生功能，功能又转化为满足人类需求的服务，形成“结构—功能—服务”级联，并受到社会经济因素的反馈调节。尽管农田生态系统功能与服务（FESFS）研究已取得进展，但现有研究多平行发展，缺乏对结构、功能、服务相互作用及功能优化向服务提升转化的整合。在喀斯特地区，浅薄不连续土壤、裸露基岩、强烈地表—地下水文连通性及快速水土养分流失等环境约束，使上述关系更加复杂。喀斯特荒漠化治理形成的农田生态系统（KDCFES）需同时支撑生产和生态恢复，但其结构简单、抵抗力弱，功能改善不等同于服务提升。因此，该综述旨在综合全球研究进展，为KDCFES提供科学基础。
2. 材料与方法
本综述遵循系统综述和元分析优先报告条目（PRISMA）框架，在Web of Science核心合集（SCI-EXPANDED和SSCI）中检索，检索式涵盖农田、耕地、农业、农业生态系统等功能与服务相关术语。预先设定证据截止日期为2025年12月31日，剔除2026年记录后，经标题、摘要和全文筛选，最终纳入371篇英文同行评审文献。采用文献计量工具（bibliometrix）和结构化证据编码框架，将研究内容分为六个主题类别，并评估证据对喀斯特农田的适用性。
3. 结果
文献计量结果显示，2014年之后发文量迅速增加，2014–2025年占全部纳入文献的89.2%。中国和美国贡献最大，欧洲多国国际合作较强。作者和机构生产力与引文影响力并不一致。研究主题方面，“生态系统结构、生物多样性与生态过程”出现频率最高（76.82%），其次为“生态系统功能与服务供给”（75.74%）和“管理干预与功能优化”（61.73%）。“生态系统服务权衡、协同与多功能性”出现频率最低（32.88%）。关键词分析显示“生物多样性”和“管理”为核心，形成四个聚类，主题图区分了基本主题、驱动主题、利基主题及新兴或衰退主题。
4. 农田生态系统功能与服务的关键研究进展
4.1 结构—功能—服务关系
结构、功能与服务之间并非简单的线性级联。物种丰富度增加不一定带来功能成比例提升，功能多样性、物种身份、群落组成和环境条件更能预测多功能性。例如，覆盖作物混合物不一定优于最佳单作，间作在减少虫害的同时可能小幅降低产量。生态系统结构和功能恢复也不同步，不同功能和稳定性维度对干扰的响应存在差异，因此不能根据单一结构属性推断整体功能持续。
4.2 农田生态系统服务权衡与协同
农田生态系统服务之间常出现背景依赖的权衡与协同。食物供给与其他调节服务的变化可能不同步，且权衡的方向和强度随空间尺度、时间阶段、气候带和管理条件而变。例如，多样化轮作可减少经济利润与多种服务之间的权衡，而收获秸秆作生物燃料会带来碳输入减少和土壤侵蚀等权衡。因此，管理目标应转向识别权衡出现的地点、时间和条件，并设计减少冲突的策略。
4.3 农田生态系统功能优化与生态系统服务提升
管理干预和价值化是提升服务的互补途径。利用功能性状和环境因子可设计覆盖作物组合，以定向调节氮循环等服务。但管理干预通常无法同时优化所有功能，需明确优先目标并兼顾权衡。生态系统服务价值化能揭示常规核算忽略的效益、成本和外部性，但需区分总值与净值、明确核算边界，并考虑方法和空间异质性。补偿机制和农户激励设计需反映供给者成本、环境感知和社会经济异质性，但最终需评估实际采纳和生态效应。
5. 关键科学问题与未来方向：对喀斯特荒漠化治理（KDCFES）的启示
5.1 水与养分耦合、脆弱性与临界阈值
水和氮有效性常共同限制作物生产，但相关研究常分散。喀斯特的浅薄土壤和裂隙—管道水文连接使水分和养分易从根区渗漏，基岩裂隙水对作物的可利用性取决于根系分布。土壤—作物水分需求异步性加剧脆弱性。未来需将水养分运移、根区可利用性、根系吸收、作物响应和恢复过程整合到统一脆弱性框架中，并识别导致功能急剧下降的临界阈值，以实现水养分输入与作物需求同步。
5.2 生物多样性、功能互补性与结构稳定性
生物多样性通过生态位分化、资源互补、功能冗余和异步性维持多功能性和稳定性。但效应取决于群落组成、功能性状、环境条件和空间配置。喀斯特微生境高度异质，土壤浅薄、基岩裸露和裂隙发育可能既提供生态位分化也造成隔离。研究应超越物种丰富度，将作物功能性状、根系构型、空间配置和时间序列与资源利用效率、多功能性及恢复力联系起来，并探讨间作、轮作和农林复合等多样化系统。
5.3 生态系统服务权衡、协同与多功能性
同时提供供给服务和非供给服务仍是一个核心难题。权衡与协同具有尺度和背景依赖性，相关关系不一定代表直接生态作用，因为共同驱动因子可能使服务同向变化。生态系统服务簇方法可识别重复出现的服务组合，优于独立最大化单一服务。喀斯特治理中，土地覆被和植被恢复可能使某些服务受益而制约另一些服务。未来应结合服务簇，关注管理诱导权衡转向协同的阈值，并进行多尺度评估。
5.4 从生态系统功能优化到生态系统服务提升
功能优化不自动等于服务提升，服务产生依赖生态过程转化为受益人可识别、可获取、有价值的服务流。价值化和治理机制虽不直接增加功能，但可使被忽视的效益和外部性可见，并影响管理决策。喀斯特荒漠化控制已从植被恢复转向生态恢复—生产—生计协同，但生态产品的持续供给取决于生态系统状况、技术、制度、生计和价值实现机制。未来需研究功能优化、服务提升、价值化和价值实现之间的完整社会经济路径，并识别制约转化的关键因素。
6. 局限性
本综述的文献主要来自Web of Science，可能遗漏非英语数据库中的中文本地案例研究；预定期限排除了2026年之后的最新进展；证据提取和主题分类存在一定解释判断；对KDCFES的启示基于一般性证据与喀斯特环境约束的机理比照，而非独立的定量综合。尽管如此，整合性文献计量与证据综合仍提供了稳健的领域概貌。
7. 结论
本综述通过文献计量和结构化证据综合，显示农田生态系统功能与服务研究已从碎片化走向整合，核心进展集中在结构—功能—服务关系、权衡与协同、功能优化与服务提升。对于喀斯特荒漠化治理农田生态系统，四个优先方向为：水—养分耦合与脆弱性阈值；生物多样性与功能互补性；服务权衡与多功能性；功能优化向服务提升的转化。这些方向有助于增强生态韧性和可持续生计。
