农业景观时空异质性对生物多样性的影响及尺度效应研究

The impacts of agricultural landscape pattern and intensification on biodiversity were studied in Qianjiang county of Hubei province 18 years ago and Quzhou county of Hebei province 15 years ago. Based on the research methods and data collected, the same bioindicator (Carabides and spiders)，the same sampling method（pitfall traps）and field survey methods would be used to study on the impacts of landscape heterogeneity and intensification on biodiversity again. In the propoased project, the landscape pattern and degree of agricultural intensification will be more detailed quantified. In the temperial scale，the change of the agricultural landscape pattern, agricultural intensification and biodiversity will studied and identified in order to evaluate the change of agricultural eco-environment. In the spatial scale, the impacts of farming system management, habitat quality, landscape pattern indices around the sampling site at different grain and extent scales on biodiversity are studed to identify the influencing key factors and the suitable scale for calculation of landscape pattern indices and spatial variation of species diversity.In the quantification of landscape pattern, the structural landscape heterogeneity is mapped based on land use/cover. The mothods for mapping functioal landscape heterogeneity will developed based on structural landscape heterogeneity according to the needs of the target species on the landscape elements (food, home range, migration, etc.) . Furthermore, The effects of structural and functional landscape heterogeneity on species diversity in the varius scale was analyzed and compared to study the scale effect and identify key effecting factors, and develop a spatial statistical model. Finallly, the mechanisms of the effects of semi-natural habitats, crop diversity planting and landscape heterrogeneity on biodiversity diversity are evaluated to develop the the landscape approaches to protect and enhance biodiversity in agricultural landscape.

18年和15年前分别在湖北潜江和河北曲周开展了农业景观和农业集约化对生物多样性影响研究。本项目将以原有数据为基础，以步甲和蜘蛛为指示生物，采用陷阱法，按照原调查取样方案，再次开展田间调查，更详细定量化景观格局和农业集约化程度。在时间尺度上，对比分析揭示农业景观格局和农业集约化变化对生物多样性的影响，评估我国农业生态环境状况；在空间尺度上，研究农作管理、生境质量、围绕样点不同尺度下景观异质性格局指标对物种多样性的影响，揭示物种多样性空间分异影响因素，建立目标物种景观格局影响关键尺度和指标；在景观格局定量化方面，根据目标物种对景观要素的需求（食物、巢域、迁徙等），研究基于结构景观异质性图构建功能景观异质性图方法，揭示结构和功能景观异质性对物种多样性影响和尺度效应，并建立空间统计模型；研究半自然生境、作物多样性种植形成的景观异质性对生物多样性的影响机制，探讨提高农业景观生物多样性的景观建设方法

通过四年的研究，以第一标注在Scientific Reports, Agriculture Ecosystems & Environment, Chinese Geographical Science期刊发表SCI论文3篇，以第二标注在Insect Conservation and Diversity, Ecology and Evolution，Landscape Ecology发表SCI论文3篇以及中文论文4篇。主要结果为：.1）揭示了过去和现在的景观对步甲和蜘蛛多样性的影响：湖北潜江两个村研究探讨是过去的景观还是现在的景观结构影响不同步甲和蜘蛛功能组的物种丰富度和物种组成。1995年的物种组成仅受到过去景观结构的独立影响，表明了物种响应景观变化在时间上的滞后性。.2)二十年的景观变化影响步甲和蜘蛛不同功能组的变化。评估了1993年到2013年的景观变化对于1995年到2013年的步甲和蜘蛛功能群的变化。发现城市化对于大型步甲或者缺翅的步甲具有显著的负面影响，但是对于小型的或者广翅的步甲具有积极的影响，会进一步加剧农业景观区的生物同质化。.3）集约化农业景观植物多样性变化：研究揭示从1996年和2013年湖北省潜江市农业景观植物多样性总体呈现下降趋势，其中农作生境中物种丰富度下降幅度大于50%，物种组成趋于单一化。.4）曲周农业集约化区农田生物多样性时空格局研究。步甲物种数从1997年的19个物种增加到2014年的34个。物种组成也发生了显著的变化，但是物种数的增长主要发生在农田边界，且虽然物种数增加，但步甲群落却更多由泛化种组成，群落结构也更加均质化。.5）环境因素和生物间作用对跨类群一致性的影响。维管植物，尺蛾，灯蛾和步甲四个类群的物种组成变化格局之间都存在由海拔梯度导致的显著的跨类群一致性。.6）多尺度环境因素共同影响山地农业景观的物种组成。样地尺度的环境特征对维管植物和步甲类群的变化比区域尺度的因素的影响更大，两个蛾类类群区域尺度的影响比样地特征更大。群落的物种组成是多尺度环境因素共同作用的结果，同时由于不同类群的生态特征不同，导致它们对环境的响应变量和程度存在差异。. 本项目还农业部农业生态与环境保护总站撰写了《农业景观生物多样性保护理论、方法和技术》咨询报告，并完成了图文并茂的图册，以推进我国农业景观生物多样性保护及其生态系统服务恢复和提升