农业景观变化对生物多样性及生态服务功能影响机制研究

The impacts of agricultural landscape pattern on biodiversity of plants, carbides and moths at farmland, semi-natural and natural habitats were studied in three villages located in mountain and plateau of Zhangjiakou city ten years ago. The agricultural landscape was greatly changed during ten years due to the introduced vegetables and changes of farmland to grassland and forest. The same method and field survey would be used again on the same sites sampling ten years ago. Meantime, the new sampling sites will set at the gradient from farmland to grassland and forest land. The diversity of plants, carbides, moths and plaintive insect, soil organic matter will be used as indicators of ecosystem service to study on the change of landscape pattern and intensification due to the introduced vegetable and change of farmland to grassland and forest around intensive farmland during the last ten years, to study on the impacts of crop and landscape heterogeneity to biodiversity, plant biodiversity and successions from farmland to grassland and forest, impacts of agricultural landscape pattern and heterogeneity on the biodiversity of plaintive insects and organic matter and its scale effects. Furthermore, the effects of crop and agricultural landscape heterogeneity on biodiversity was analyzed and compared to study the scale effect and identify key effecting factors. Finally, the mechanisms of the effects of semi-natural habitats, crop diversity planting and landscape heterogeneity on biodiversity diversity and ecosystem are evaluated to develop the landscape approaches to protect and enhance biodiversity and ecosystem service in agricultural landscape.

10年前基金课题在张家口市从山区到坝上选择了3个村，研究了农田、半自然和自然生境构成的农业景观对植物、步甲和蛾类为代表的生物多样性影响。本次申请的项目主要是针对大量引入蔬菜生产、农田周围连片退耕还林还草导致的农业景观变化，选择植物多样性和群落演替、步甲和蛾类生物多样性、授粉昆虫多样性代表授粉功能、土壤有机质等代表土壤生态功能等指标，在原设计样地上，重新取样，并新增沿农田到退耕还林还草不同演替阶段取样，研究评估十年农业景观变化以及作物和景观空间异质性对生物多样性影响，退耕还林还草方式和演替阶段对植物多样性的影响，由蔬菜生产和退耕还林还草导致农业景观格局对授粉昆虫多样性影响以及尺度效应，探讨是农田连片和均质化好？ 还是分散退耕还林还草、增加农业景观异质性好？ 探索从样地和景观尺度上保护生物多样性、提高生态服务功能方法和途径，为连片高标准农田建设和退耕还林还草方式提供理论依据。

项目执行期间，以第一标注发表SCI论文4篇，中文核心期刊论文4篇，以第二标注发表SCI论文1篇， 在审SCI论文2篇；咨询报告2份，主要研究结果为：.1）对不同生境及海拔的蜘蛛步甲群落分布特征进行了分析：不同生境的蜘蛛物种丰富度与多度均存在显著差异，不同海拔梯度的蜘蛛多样性指标均未发现显著性差异；对于步甲群落， 在不同生境及不同海拔梯度均发现了多样性的显著差异；.2）研究了步甲蜘蛛群落对不同尺度景观格局的响应：步甲物种丰富度对较小尺度的景观指数变化较为敏感；在100m、150m、200m不同景观尺度范围内，蜘蛛物种丰富度和多度均与人工林面积存在负相关关系；.3）明确了不同年代退耕还林生境传粉生物群落的分布特征。蝴蝶和野生蜂两类传粉生物在不同退耕还林生境中均未发现显著差异，受更大尺度植被和景观格局影响；.4）揭示了退耕还林生境中传粉生物对环境的响应机制：蝴蝶的物种丰富度主要与人工林面积比例、农田面积比例、景观连接度和斑块的丰富度有关；降低退耕还林中乔木层的种植密度，有可能通过促进增加林间的多花植物生长，提升林间群居型野生蜂的比例；.5）研究了植物多样性对不同空间尺度环境变量的响应机制：引起物种丰富度差异的主要原因一是海拔（呈负相关），二是土壤有机质（呈正相关），局域物种丰富度受土壤特性的影响最大，但区域物种库的影响仍然存在；.6）阐明了退耕还林措施对植物多样性及功能性状的影响：林下植物多样性及物种丰富度会随退耕还林时间增加呈现低-高-低的趋势；在不同生境中，整体植物功能多样性随着物种丰富度呈现对数增长趋势。.基于本项目研究成果，编写了农业农村部行业标准《农田景观生物多样性保护导则》（报批稿）；回复自然资源部部长长批示——要求研究国外提出的“农业景观中保持永久性草地对生物多样性的促进作用”，完成了《关于农田生态系统中半自然生境和生物多样性保护的报告》。