《Journal of Applied Ecology》：Crop diversification through strip cropping increases arthropod abundance across trophic levels and enhances biocontrol potential
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作物多样化（crop diversification）旨在支持节肢动物（arthropod）种群并促进对可持续作物生产至关重要的自然害虫控制（natural pest control）过程。条带种植（strip cropping）是一种实用的作物多样化形式，即
作物多样化（crop diversification）旨在支持节肢动物（arthropod）种群并促进对可持续作物生产至关重要的自然害虫控制（natural pest control）过程。条带种植（strip cropping）是一种实用的作物多样化形式，即在相邻条带中种植作物，而不同农场的条带配置差异很大。然而，尚缺乏对条带种植中节肢动物丰度和自然害虫控制的系统性农场尺度评估。研究人员于2024年在荷兰22个农场比较了禾谷类作物和马铃薯在条带种植田与单作（monoculture）田中的节肢动物群落，每个比较内作物管理相似。条带种植田涵盖不同的条带宽度和作物数量，并包括常规和有机农业系统（conventional and organic farming systems）。研究人员采用扫网取样（sweep-net sampling）量化节肢动物植食者（herbivore）和天敌（natural enemy）丰度，并使用哨兵卵（sentinel eggs）测定捕食作用。研究人员鉴定233,478只节肢动物，分析17个植食者分类单元（taxa），包括潜在害虫和非害虫植食者，以及12个天敌分类单元。相对于单作田，条带种植持续提高广泛植食者和天敌分类单元的丰度。平均而言，禾谷类中所有分类单元的植食者和天敌分别增加33%和32%，马铃薯中分别增加74%和18%。尽管潜在害虫植食者在条带种植中也增加，但其特定捕食者增加更强，导致条带中每个害虫植食者对应的捕食者显著更多（+27%至83%）。条带种植还增强马铃薯中卵捕食（+15%）和天敌丰富度（richness）（+9%至17%）。因此条带种植显示出更高的生物防治潜力（biocontrol potential）。然而，科罗拉多马铃薯甲虫（Colorado potato beetle, CPB）是显著例外，其在条带中的丰度高3倍，但与捕食者丰度无关系。节肢动物在相对窄的3–11 m条带和常规系统条带中增幅最强，但不受条带种植安排内作物数量的影响。综合与应用。研究结果表明，通过条带种植实现作物多样化提高跨营养级节肢动物丰度，支持功能上更多样和更平衡的农业生态系统，从而增强生物防治潜力。
研究背景方面，大规模单作扩张降低了生物多样性并削弱了可持续作物生产所需的自然害虫控制；单作通过降低生境复杂性，对多数营养级节肢动物（arthropod）不利，却有利于一些知名害虫。作物多样化（crop diversification）通过在时间和空间上近距离种植多种作物和/或品种，可恢复生境复杂性、增强有益的多营养级互作并强化自然害虫控制。条带种植（strip cropping）是同一田块内交替种植多种作物的实践，研究人员将其定义为相对宽条带（≥3 m），区别于条带宽度<3 m的条带间作；其通过缩小不同作物生境间距离、增加田内边缘密度和资源可用性影响节肢动物。既有条带种植研究多来自小尺度公共园实验，偏重少数害虫和天敌，缺乏商业农场尺度上广谱节肢动物群落和自然害虫控制的系统评估；条带宽度、作物数量和常规/有机系统如何影响效应也尚不清楚。因此，研究人员在荷兰22个商业农场开展配对研究，比较条带种植与同作物单作（monoculture）下的节肢动物植食者（herbivore）、天敌（natural enemy）和生物防治潜力（biocontrol potential）。
研究人员于2024年在荷兰22个农场比较禾谷类和马铃薯条带种植与对应单作，条带田涵盖不同条带宽度、作物数量及常规和有机系统，每个比较尽量保持同作物、同类型、同品种和相似管理。研究得出，条带种植一致提高广谱植食者和天敌丰度，潜在害虫虽增加但其特定捕食者增加更强，捕食者/害虫比、马铃薯卵捕食和天敌丰富度提高，表明生物防治潜力增强；科罗拉多马铃薯甲虫（Colorado potato beetle, CPB）为例外。该研究的重要意义在于，在真实农场尺度上证明条带种植可支持更功能多样和平衡的农业生态系统，并增强生物防治潜力，为综合害虫管理和生物多样性友好型农业提供依据。
方法上，研究以2024年荷兰22个商业农场为样本队列来源，其中20个农场采样禾谷类、16个采样马铃薯，4个农场包含两种条带种植安排；每个农场设置同作物、同类型且大多同品种、同一耕作体系（常规或有机）和相似管理下的条带种植与单作配对。研究人员采用扫网取样（sweep-net sampling）量化植食者和天敌丰度，每个50 m样线70次扫网，按田块位置（单作、条带中部、条带边缘）和两轮采样收集；以哨兵卵（sentinel eggs）卡暴露1周评估捕食；用R 4.2.2的（广义）线性混合模型（(generalized) linear mixed model, GLMM）分析，农场为重复单元。
3.1 条带种植是否调节节肢动物植食者与天敌密度？通过扫网取样并按分类单元和丰富度建模，研究人员记录341,240只节肢动物，其中纳入分析233,478只（146,970只植食者、86,508只天敌）。在所有分类单元合并分析中，条带种植较单作提高平均植食者丰度：禾谷类条带中部+33%、边缘+52%，马铃薯中部+74%、边缘+132%；禾谷类16个植食者分类单元中6个在中部、8个在边缘更高，马铃薯8个中6个在中部、全部8个在边缘更高；仅Ephydridae在禾谷类条带边缘较少。植食者分类单元丰富度在禾谷类中部+10%、边缘+17%，马铃薯中部+11%、边缘+17%。天敌所有分类单元合并后，禾谷类中部+32%、边缘+62%，马铃薯边缘+78%，中部+18%（p = 0.069）；禾谷类12个天敌分类单元中4个在中部、8个在边缘更高，马铃薯10个中3个在中部、8个在边缘更高，无天敌分类单元在条带种植中减少；天敌丰富度在禾谷类中部+9%、边缘+14%，马铃薯中部+17%、边缘+29%。
3.2 条带种植是否增强生物防治潜力？通过分析捕食者或寄生蜂相对潜在害虫的丰度关系以及哨兵卵捕食，研究人员发现捕食者/害虫比在条带种植中提高：禾谷类Oulema spp.中部+46%、边缘+47%，Oscinella spp.中部+55%、边缘+83%；马铃薯Aphididae中部+36%、边缘+76%，Cicadellidae中部+27%、边缘+79%；禾谷类Aphididae在低密度时相似，在平均密度中部+31%、边缘+47%，在最高密度中部+83%、边缘+148%。CPB是唯一未显示天敌与植食者关系的潜在害虫。寄生蜂在禾谷类和马铃薯中均未表现条带种植下每植食者丰度增加。哨兵卵方面，研究布置750张卡、共43,727枚Mamestra brassicae卵；禾谷类卵捕食不受条带种植影响，马铃薯条带中部+15%、边缘+13%；约2%卵卡无捕食，41%卵卡7天后被完全捕食。
3.3 条带种植效应是否依赖条带种植特征？通过按农场-轮次标准化丰度并比较条带中部或边缘与单作的差异，研究人员发现跨分类单元上，植食者和天敌在较窄条带中相对单作的增加更强，并随条带宽度增加而下降；该模式在马铃薯中显著，禾谷类趋势为植食者p = 0.08、天敌p = 0.13。与单作相比，禾谷类植食者在条带中部从11 m起不再更高，马铃薯植食者从22 m起不再更高，天敌在两种作物中从18 m起不再更高。条带种植安排中的作物数量不影响单作与条带种植间的丰度差异。常规农场中条带种植对植食者和天敌丰度的正向效应更强且显著，有机农场效应较弱或缺失。条带边缘相对单作在跨分类单元上未显示与条带宽度或作物数量的一致关系，唯马铃薯植食者在边缘随作物数量增加呈趋势（p = 0.06）；常规农场边缘效应也比有机农场更明显。
讨论部分总结：与预期相反，条带种植中植食者丰度总体更高，包括Oscinella spp.和CPB等害虫；但多数天敌增加，导致每个潜在害虫植食者对应捕食者明显更多，马铃薯哨兵卵捕食和天敌丰富度也更高，因此条带种植增强生物防治潜力。原文将这与部分荟萃分析中作物多样化降低植食者的结果差异，归因于既往研究多集中于行间或混合间作、条带≤3 m、空间尺度较小和非欧洲背景，而本研究为较大农场尺度、3–37 m条带和广谱群落；窄条带未抑制植食者反而增幅更强，原文提出大尺度下条带可作为干扰后的 refuge 和再定殖来源。原文同时指出，本研究未测作物损伤或产量，不能直接将植食者数量与作物表现联系；但采样时植食者丰度总体较低并低于经济阈值，且条带中捕食者/害虫比更高，提示害虫种群增长受抑制、暴发风险降低。原文提出条带种植通过提高食物网复杂性、增加边缘结构和促使天敌向上升猎物聚集等多重过程强化捕食者介导的害虫控制。限制与例外包括：寄生蜂每植食者丰度未增加，增强的生物防治潜力主要由捕食性天敌驱动；禾谷类卵捕食无显著差异，原文归因于替代猎物较多和1周暴露期导致许多卵卡达到最大捕食；CPB在条带中三倍增加且与捕食者丰度无关，原文解释为CPB在土壤越冬，条带种植缩短轮作马铃薯种植间距、利于其定殖，从而削弱自下而上控制而自上而下控制证据不足，需机械移除或覆盖等非化学措施。设计特征方面，窄条带和常规系统效应更强，作物数量不影响效应，说明边缘密度而非作物物种数量是主要驱动因素。
研究结论部分翻译：研究结果表明，条带种植提高跨营养级节肢动物丰度，促进更多样和生态上更平衡的农业生态系统；每个潜在害虫植食者对应更高天敌丰度、马铃薯条带更高卵捕食以及更高天敌丰富度，降低条带种植禾谷类和马铃薯中害虫暴发的可能性；CPB是显著例外，在条带种植马铃薯中可能需要额外管理。由于条带种植在不使土地退出生产的情况下增强生物防治潜力，未来研究可将其与花带等以非作物植被替代作物的半自然生境措施进行比较，并评估两者结合时的潜在协同作用。尽管研究结果表明生物防治潜力增强，但研究人员未测作物损伤或产量，因此不能直接推断观察到的节肢动物反应如何影响作物表现；即便如此，这些节肢动物反应是理解条带种植在实践中如何影响害虫压力的关键前提。值得注意的是，捕食性双翅目是样品中最丰富的天敌之一，但仍研究不足，需进一步研究其在农业系统害虫调控中的作用。更广泛地看，节肢动物丰度和多样性的总体增加从生物多样性保护角度令人鼓舞，这些节肢动物也为农田鸟类等更高营养级提供关键食物来源。从实践角度看，条带种植效应超出≤3 m窄条带并延伸至相对较宽配置，可便于农民实施，尽管窄条带最大化生态效益；常规系统中更强效应表明，作物多样化可在完全转为有机农业之前或无需完全转有机的情况下推进生物多样性友好型农业。该研究证明，通过条带种植实现作物多样化是综合害虫管理的重要工具，并有助于更可持续的作物生产。
