农田生态系统害虫与种子捕食调控：农林复合系统的时空模式与权衡

《Agroforestry Systems 2.0》：Spatio-temporal patterns and potential trade-offs in the promotion of aphid and seed predation in agroforestry systems

为探究农林复合系统对害虫和种子捕食的影响，研究人员对比了温带间作系统和开阔农田，发现其可促进害虫控制，但存在作物种子捕食权衡。

　　在农业发展的历程中，现代化的农业生产方式，如大量使用合成肥料和农药，就像一把双刃剑。它在提高农作物产量的同时，却也给生态环境带来了诸多问题。比如，生物多样性不断减少，许多动植物的生存面临威胁；自然天敌的数量下降，使得害虫和杂草的危害愈发严重。尽管人们不断加大害虫防治的力度，使用大量的农药，但全球范围内，因害虫和杂草造成的农作物减产依旧十分显著。与此同时，农药的过度使用还引发了一系列连锁反应，像害虫对农药产生抗性，以及自然天敌数量进一步减少，这些都让农业生态系统变得愈发脆弱。在这样的背景下，寻找一种既能保护生态环境，又能保证农业生产效率的方法迫在眉睫。

德国哥廷根大学（University of G?ttingen）和朱利叶斯?库恩研究所（Julius Kühn Institute，JKI）的研究人员开展了一项研究，试图探索农林复合系统（agroforestry systems）对害虫和种子捕食的影响。该研究成果发表在《Agroforestry Systems》上，为农业可持续发展提供了重要的参考依据。

研究人员为了深入了解农林复合系统中捕食者对生态系统服务和潜在负效应的贡献，选取了德国北部四个不同的研究地点，每个地点都包含一对温带间作农林复合系统和常规管理的无树开阔农田。在每个系统中设置多个样地，并在样地内不同距离（1m、7m、24m）的采样点放置蚜虫卡和种子卡，以此来测量蚜虫（Aphis fabae）、杂草种子（以野燕麦 Avena fatua 种子为代表）和作物种子（以大麦 Hordeum vulgare 种子为代表）的捕食率。实验分两个采样期进行，分别是 2023 年 5 月和 6 月，通过这种方式全面分析捕食率在空间和时间上的变化规律。

树行促进蚜虫捕食

研究结果显示，与开阔农田相比，农林复合系统中的蚜虫捕食率更高。在农林复合系统中，靠近树行边缘 1m 处的蚜虫捕食率最高，并且随着距离树行边缘距离的增加，捕食率逐渐降低，但总体上仍显著高于开阔农田。不同采样期的蚜虫捕食率也有所不同，6 月的捕食率高于 5 月。这表明树行作为重要的栖息地，为多样化的捕食者群落提供了生存环境，在作物生长季节，捕食者从树行向作物行的扩散强度是动态变化的。在早期，可能由于一些捕食者从树行向作物行的扩散延迟，导致 5 月时农林复合系统内不同距离的捕食率差异不明显，但均高于开阔农田；到了 6 月，靠近树行的区域捕食率显著增加，这可能是因为一些对树行依赖程度较高、扩散能力较弱的捕食者，如森林特有的物种，逐渐扩散到了附近的作物行，但难以扩散到作物行中心区域。这种早期捕食者种群的积累和扩散，有助于在作物生长后期成功预防害虫爆发，对农业生产具有重要意义。

农林复合系统促进种子捕食

在种子捕食方面，虽然不同研究地点种植的作物有所不同，但农林复合系统中杂草种子和作物种子的捕食率空间模式相似。靠近树行边缘的种子捕食率较高，随着距离增加而降低，在作物行中心（24m）和开阔农田的捕食率较低。不过，作物种子的捕食率总体上超过杂草种子，这可能是因为占主导地位的种子捕食者更偏好作物种子。例如，许多研究表明，脊椎动物喜欢食用更大、营养更丰富的种子，像啮齿动物对作物种子的取食量可达杂草种子的三倍，田鼠更是特别偏爱作物种子。而节肢动物在种子捕食中所起的作用相对较小，尤其是对于较大尺寸的种子。不同采样期的作物种子捕食率略有差异，5 月时 1m 处的捕食率略高，24m 处略低。这说明种子捕食者的活动受季节影响较小，全年都可能对种子捕食相关的生态系统服务和负效应产生影响。

综合来看，该研究表明温带间作农林复合系统为害虫和种子捕食者提供了适宜的生存环境，复杂的栖息地结构、丰富的食物资源和庇护场所吸引了多样化的捕食者群落。然而，蚜虫捕食者从树行向作物行的早期扩散存在延迟，这可能与作物行中的常规管理措施有关，比如土壤耕作和农药使用，这些措施可能会影响捕食者的扩散。为了进一步提高自然害虫控制效果，可以考虑调整这些管理措施的时间或强度。同时，由于种子捕食者受季节动态影响较小，且作物种子捕食率高于杂草种子，这就存在一个权衡问题，在管理农林复合系统时需要综合考虑有益的杂草种子捕食和有害的作物种子捕食之间的平衡。此外，研究人员指出，要全面评估农林复合系统对农业生产的影响，还需要同时研究其与开阔农田的作物产量，综合考量才能更准确地判断其经济效益。

在研究方法上，研究人员主要采用了以下关键技术：首先是样地设置，在不同研究地点的农林复合系统和开阔农田中设置多个样地，并在样地内按不同距离设置采样点；其次是使用特定的卡片，制作蚜虫卡和种子卡来模拟真实环境中的猎物，通过观察卡片上蚜虫和种子的变化来测量捕食率；最后利用统计分析，运用广义线性混合效应模型（GLMM）分析距离类别和采样期对捕食率的影响。