欧洲主要低地作物和草地管理措施对生物多样性指标物种群的影响存在哪些证据?系统的地图协议

背景

过去几十年来，欧洲农业实践的集约化极大地改变了农业生态系统。众所周知，景观的简化、半自然生境的丧失和对作物施用化学品导致了农业景观生物多样性的下降，引起了人们对诸如授粉或虫害防治等基本生态系统服务丧失的严重关切。根据地点、规模和区域背景，经常调查不同的指示物种群(isg)，以评估农业生态系统生物多样性变化的状态和趋势。虽然这些isg的高度多样性使人们能够对生物多样性有一个广泛的了解，但它使结果的解释和应用变得复杂。此外，物种多样性的度量是多种多样的，从简单的物种计数到更复杂的多样性指数测量，有时具有拮抗反应。在这里，为了满足这个复杂主题的迫切需要，我们将遵循标准化的系统地图协议来收集和总结报告欧洲主要低地农业管理实践(amp)对一组isg的影响的文献。

方法

根据系统证据综合标准，我们利用PICO框架制定了要在系统地图中解决的问题。我们通过结合种群(ISGs)、干预(amp)和结果(物种多样性)类别的搜索词，以及两个附加组(环境-专注于低地作物和草原-和位置-将研究区域限制在欧洲)建立了一个初步搜索字符串。我们将利用Web of Science和CABI平台、Google Scholar、专业网站以及我们的专业合作伙伴网络，对相关的同行评议文献和灰色文献进行全面的文献检索。检索的全面性将通过将收集到的文献与包含90篇相关文章的测试列表进行比较来评估。文献筛选过程的可重复性将通过纳入/排除标准清单和审稿人间一致性统计检验来确保。数据提取将被组织在三个互补的表中(文章参考文献、研究特征、物种多样性)，我们将对这些表进行查询，以生成表格、图形和地图，这些表格将组成系统的地图。

农业是欧洲最丰富的土地利用，约占欧盟27国土地总面积的45% [1]。在过去的几十年里，农业实践的集约化已经深刻地改变了农业生态系统的功能，并威胁到其生物多样性，导致76%的农业栖息地和70%的农业栖息物种处于不利的保护状态[2，3.]。生物多样性丧失的驱动因素多种多样，但主要原因是景观的简化和同质化、半自然生境的丧失以及农田化肥和农药使用量的增加[4，5，6，7，8]。农业生态系统生物多样性的下降引起了人们对缺乏对农业生产力至关重要的生态系统服务的极大关注[9，10，11]，例如授粉、生境维持、土壤形成和害虫控制。因此，保护生物多样性和相关的生态系统服务是确保农业系统长期可持续性的关键步骤。

评估农业用地生物多样性的现状和趋势是一项重大挑战，特别是考虑到农业管理实践(amp)的多样性以及选择具有生态意义和生物多样性代表性的指标物种群(isg)的难度[8，12，13，14，15，16]。目前，在欧洲范围内的农业地区，只有鸟类和蝴蝶受到监测，两者在过去几十年里都出现了大幅下降[17，18]。然而，在国家计划或具体研究项目中，还有许多其他isg受到监测[19，20.，21]，而它们的使用须视乎所考虑的规模、具体情况及工程项目的目标而定[15]。同样，虽然ISG多样性最常用的定量指标是其物种丰富度(物种数量)，但通常使用更复杂的物种异质性测量(即物种均匀度或香农指数)，但这些指标有时显示不同的趋势[22，23]。因此，isg数量众多，监测方法众多，测量的多样性响应类型繁多，使得它们的利用和可解释性更加复杂，突出了本专题对综合的迫切需要。

该系统地图的目的是收集和描述记录主要欧洲低地amp对一组具有代表性的isg的影响的文献，并按照附加文件中提供的系统证据合成标准(ROSES清单)进行报告1;参见[24]以获取系统的地图特性)。我们考虑了代表欧洲低地农业实践多样性的十个主要amp类别:土壤准备，施肥，播种，灌溉，作物保护，收获，割草，放牧，中间种植和生态基础设施实施(附加文件)2）.我们根据它们在生物多样性保护、生态系统功能、作为指标的用途和提供生态系统服务方面的相关性选择了isg，从而产生了一组22个候选对象，涵盖了广泛的营养水平和生态位:植物、哺乳动物、鸟类、爬行动物、两栖动物、蜘蛛、蜜蜂、拟寄生蜂(姬蜂类和小蜂类)、直翅类、蝴蝶、甲虫(瓢虫类、尾虫类和葡萄球菌类)、蚜虫、草蛉、蚂蚁、鼻涕虫、蜗牛、链接动物、线虫、土螨、跳尾、千足虫和蜈蚣(图1)。1;额外的文件3.）.我们的主要目标有三个:(1)报告amp对不同isg的影响;(2)记录所使用的物种多样性的不同指标及其可能的和谐/拮抗反应;(3)确定所使用的监测方法，同时特别注意使用无人机或遗传方法等新技术的出现。

这个系统的地图是表明项目(25旨在衡量和优化瑞士农场对环境的影响。在此背景下，我们特别关注瑞士景观中存在的主要农业领域类型，分为四大类(一年生作物、多年生作物、草原和生态基础设施;额外的文件4）.虽然是为瑞士项目选择的，但所考虑的田间类型也与欧洲主要作物类型相对应[26]，从而确保本次审查获得的结果也适用于其他欧洲国家。目前的系统地图将通过确定知识差距，帮助确定未来科学研究的优先次序，并为该领域的利益相关者提供知识综合，并为决策者提供向更可持续农业发展的工具。

该系统地图的目标是确定目前关于欧洲低地主要amp对生物多样性影响的知识状况，并将针对三个主要目标。首先，我们将报告amp对isg的影响，涵盖了广泛的营养水平和生态位。其次，我们将记录测量的物种多样性指标及其响应趋势(可能是一致/拮抗响应)。第三，我们将注意到用于监测isg的方法，特别感兴趣的是新技术的出现，如使用无人驾驶飞机系统或遗传方法。综合起来，这三个目标将允许评估该主题的当前研究状态，为isg和相关测量方法的选择提供指导，以及发现可以通过进一步研究填补的知识空白。

主要问题

欧洲主要低地作物和草地管理措施对生物多样性指标物种群的影响存在哪些证据?

主要问题的组成部分

基于PICO架构[24]，它可以根据四个主题(人口、干预、比较者和结果)定义研究问题，主要问题组成部分是:

• 种群(P):生物多样性指示物种群(isg)

• 干预(I):欧洲低地农业管理规范(AMPs)

• 比较者(C): AMP干预前后，AMP与对照组之间，或不同AMP之间的比较

• 结果(O):衡量isg的变化(即多样性、丰度或均匀性)

次要的问题

我们已经确定了五个次要问题，我们将在这个系统地图中解决这些问题。

1. 1.

   被调查最多的isg是什么?有空间或时间上的变化吗?

2. 2.

   ISGs的主要监测方法是什么?某些ISGs的监测方法是否有变化的趋势?

3. 3.

   什么类型的多样性测量(即结构或功能生物多样性测量)最常被报道?

4. 4.

   当一项研究报告多种多样性测量时，结果是一致的还是不同的?

5. 5.

   isg一般是单独调查还是联合调查?哪些组合是最常见的?

搜索词和语言

我们依赖于不同的评论、元分析、书籍、报告或科学文章(例如参见[8，13，14，15，19，27，28，29，30.，31])编制用于不同研究领域(自然保护、生态系统功能、生物多样性指标或生态系统服务)的isg清单。共鉴定出22种昆虫:植物、哺乳动物、鸟类、爬行动物、两栖动物、蜘蛛、蜜蜂、拟寄生蜂(姬蜂和小蜂)、矫形动物、蝴蝶、甲虫(瓢虫、尾虫和葡萄虫)、蚜虫、草蛉、蚂蚁、鼻涕虫、蜗牛、链接动物、线虫、土壤螨、弹尾、千足虫和蜈蚣。这些isg涵盖了广泛的生态位和营养水平。1）.为了收集与这个初步列表相对应的文献，我们开发了一组93个搜索词(附加文件)3.,请参阅人口在无花果。2）.我们承认，土壤微生物(即真菌、细菌或古菌)也是农业生物多样性的重要组成部分(也包括生态系统服务)，但我们最终决定不将其纳入ISG，因为针对这一群体收集的文章太多了(根据关键词的不同，额外参考文献在2万到5万之间)。

欧洲耕地系统中的amp在空间和时间上是多样化的，因此将它们归类为广泛但有意义的类别是具有挑战性的。在这里，我们考虑了十个主要的amp类别:土壤准备、施肥、播种、灌溉、作物保护、收获、割草、放牧、中间种植和生态基础设施的实施。我们建立了一组55个搜索词来有效地收集与这些主要amp(附加文件)相对应的文献2;看到干预在无花果。2）.

为了记录amp对isg的影响，我们对报告后者的多样性、丰度或存活率的差异或变化的研究感兴趣。我们合并了11个搜索词(见结果在无花果。2)，包括分类、结构和功能多样性指数。然后将这些术语中的每一个与“物种”(即“物种丰富度”)或ISG搜索词中的一个(即“蜘蛛丰富度”)相关联。当搜索平台提供使用接近运算符的可能性时，它们与布尔运算符“NEAR/3”(在Web of Science中)相结合，以查找两个术语彼此在三个单词内的记录(即“丰富的蜘蛛”)，否则它们与“AND”相结合。

为了将文献搜索限制在欧洲农业环境中，我们定义了两组额外的关键词。6个“环境”关键词旨在关注农业景观(作物和草地)，49个“地点”关键词将搜索限制在欧洲国家(见环境和位置在无花果。2）.该研究的地理范围包括欧洲大陆的大部分地区5)，除了俄罗斯和土耳其(以及后者以东的国家)，以及众所周知的与大陆条件不同的岛屿(即物种行会、农业类型或天气条件)。

为了考虑不同的拼写或连字符，搜索词被截断，并添加了一个通配符(*)来包含单词的替代形式(例如，fertili*来表示fertilizer, fertilizers, fertilization, fertilzing，以及相关的英国拼写)，或者一个美元符号($)来允许包含额外的字符(例如，bird$来表示bird或birds，但不表示birding或birdwatch);仅适用于Web of Science平台)。使用引号将搜索限制为精确的短语(即“pest control”)。所有的文献搜索都将使用英语进行。

最后，由于该系统地图是作为旨在衡量和优化瑞士农场对环境影响的项目的一部分而进行的(表明项目;［25])，我们关注的是瑞士低地农业环境中存在的农业领域类型(附加文件)6）.这些农田分为四大类:一年生作物、多年生作物、草地和生态基础设施(附加文件)4）.它们也与欧洲种植的主要田地类型相对应(除了橄榄林、柑橘、坚果和一些水果)。26])，这确保了在这项研究中收集的数据和我们将能够从中得出的结论将是有用的，适用于所有欧洲国家。在文献检索阶段，我们没有定义特定的关键词来选择字段类型，但我们将在筛选过程中使用它们作为纳入/排除标准(见合格标准)。

搜索字符串

类别内的搜索词将使用布尔运算符“OR”进行组合，类别之间的搜索词将使用布尔运算符“and”进行组合。2）.这意味着研究必须至少包括要保留的五类中的每一类的一个术语。在可能的情况下，搜索将被限制在文章标题、摘要和关键字中，除了“位置”搜索项将在全文中筛选。由于检索关键词数量的限制，我们对每个ISG分别进行了文献检索。这意味着将干预、结果、环境和位置类别的关键词依次合并到每个ISG关键词中(见图2)。2举个例子)。

出版数据库

我们将在Web of Science核心合集和CABI平台上检索相关文献。

互联网搜索

我们将在Google Scholar网站上使用简化的搜索字符串(附加文件)进行互联网搜索7)在整个文本级别(因为它是不可能限制搜索字段在谷歌学术)。前500个结果将以Excel格式导出并筛选。为了减少与以前的互联网搜索相关的算法偏差，在互联网搜索和使用“私人”导航模式期间，浏览器历史记录和cookie将被禁用。

补充搜索

在欧洲范围内寻找灰色文献将超出这个系统地图的范围和资源。因此，补充检索将仅针对瑞士进行，以专门收集必须在上下文中考虑的相关文献表明项目。我们将在瑞士的专业网站上搜索英语、法语、德语和意大利语的灰色文献(附加文件)7）.此外，我们将通过研究团队的专业网络要求额外的瑞士灰色文献。最后的分析将在有无灰色文献的情况下进行，以评估其影响，并避免结论中任何基于灰色文献的偏差。

搜索的全面性

为了评估文献搜索的全面性，我们将比较不同的搜索字符串结果与被认为相关的文章的测试列表。为了产生测试列表，我们首先选择了60篇我们认为合适并希望在文献检索中获得的文章。其次，为了确保测试列表的多样性和代表性，我们增加了5份农业生物多样性重点出版物中引用的相关文献:12]，土壤生物多样性研究综述[14]，一个关于农业生物多样性的欧洲项目[32]，以及两篇关于瑞士农业生物多样性的综合研究论文[33，34]。这产生了一个包含90篇文章的测试列表(附加文件8)，发表在39个不同的科学期刊上，历时30年(从1991年到2021年)。

文章筛选和研究资格标准

筛选过程

首先，由于我们期望不同的搜索源报告几次相同的引用，因此将根据DOI标识符和没有DOI的引用的标题删除重复项。然后，在标题、摘要和全文三个层面依次进行研究筛选。在每个级别上，文章将被分类为相关(包括在综述中)或不相关(排除在综述之外)或不确定。在后一种情况下，文章将进入下一阶段的筛选和重新评估(即，在标题筛选阶段不确定的文章将进入摘要筛选阶段)。对于每一篇被拒绝的文章，我们将记录其被排除的级别(标题、摘要、全文)和原因(选择列表)，并与系统地图一起发布。全文将从Agroscope，苏黎世联邦理工学院和洛桑大学(UNIL)的文献访问中收集。

为了指导审稿人选择纳入或排除一篇文章，我们定义了一组标准(见合格标准)，为了评估筛选过程的可重复性，我们将比较不同审稿人的选择。为此，将由两名审稿人评估150篇文章的子集，并使用Cohen 's kappa系数(k > 0.6视为一致)评估其一致性。这将在每个筛选级别重复进行。如果不一致(k < 0.6)，审稿人将讨论解决他们选择不一致的原因，调整标准，然后筛选新的文章子集，直到达到一致性。即使一致性足够(k > 0.6)，审稿人也会讨论并解决剩余的分歧，以确保高可复制性。

合格标准

要被纳入系统地图，文章必须满足九个条件:

• 符合条件的人群:文章必须包括至少一个isg。

• 合格的干预措施:文章必须包括至少一种抗菌药物。将排除一次性事件(即独特的污染事件)，以及不直接研究amp对isg影响的研究(即农业地区鸟类种群随时间的波动，没有特定amp相关)。

• 合格的比较者:文章必须比较干预前后、干预与对照之间或不同干预之间的isg。没有进一步比较的报告isg的研究将被排除。

• 合格结果:文章必须报告物种多样性(即丰富度、丰度或均匀度)，否则将被排除。

• 符合条件的环境:文章必须报道在低地农业景观中进行的研究。在非低地农业景观(即森林或高山环境)中进行的研究将被丢弃。

• 符合条件的地点:文章必须报告在欧洲大陆进行的研究。在考虑的地理区域之外进行的研究将被丢弃。

• 合格的研究设计:文章必须报告和分析监测或实验现场数据。模型论文、书籍、评论或元分析将被排除在外。

• 符合条件的作物类型:文章必须报道在本研究中考虑的一种作物类型中AMP对ISG的影响。

• 符合条件的语言:文章必须用英语书写。

我们制定了一份纳入/排除标准清单，以指导和规范文献筛选过程(附加文件9）.

研究效度评估

我们不会对研究效度进行批判性评估，而是提取研究特征(见数据编码策略)，我们将结合来评估文章的相关性。为此，我们将收集研究信息(地理范围、设计类型、研究持续时间、采样地点数量、统计分析)、ISG规范(ISG重点、ISG监测方法描述、物种清单、计算的多样性措施数量)和AMP规范(AMP重点、干预措施描述)。然后将这些提取的研究特征结合起来获得研究效度分数，该分数将代表基于本研究目标的每篇文章的相关性。因此，我们打算将每篇文章归因于与研究问题的拟合值(外部效度测量)，而不是偏倚风险评估(内部效度)。

数据编码策略

从文章中提取的数据将包括书目信息、研究设计和特征、研究的isg和amp以及报告的效果。数据编码策略将包括三个表的组合，由唯一的条目标识符链接(参见附加文件)10对于数据编码策略的概述)。第一个表格“文章参考”将包含文章的书目信息。第二个表格“研究特征”将包含有关研究地点和设计的信息。最后一个表“物种多样性”将根据四个级别分类(积极、消极、中性或不明确)总结amp对isg测量结果的影响。

为了评估数据收集过程的可重复性，我们将比较50篇文章中不同审稿人提取的数据。对于要提取的每个数据(附加文件10)，我们将计算审稿人的同意度作为匹配百分比。将讨论不一致的情况，以提高收集的可重复性(即，通过澄清变量的定义，在多个选择的情况下重新制定变量的不同类别，或在必要时添加其他变量)。我们将在系统图中报告每个提取变量的可重复性。

研究地图和演示

在系统地图中，我们将以表格、图形和地图支持的描述性文本的形式，回答本议定书中提出的主要和次要问题。中所描述的表数据编码策略在全文评估过程中可能会进一步发展，我们将在即将出版的出版物中提供所有最终的表格结构和内容，以及在本次审查框架内产生的最终数据库。为方便在其他研究项目中使用这些文件，我们会提供每一栏的详细定义和编码方案，以及R码[35]用于执行审查映射所需的查询和分析。除了对本议定书的任何最终修改外，还将报告在筛选过程的不同阶段纳入/排除的物品的详细资料。最后，我们将讨论已发现的优势和差距，并提出未来的研究建议，以提高我们对农业管理实践对生物多样性影响的理解。

所有数据和资料(参考文献和数据提取表)将作为附加文件开放获取。

我们感谢Felix Herzog和H2020 EU SHOWCASE项目的成员[36]感谢他们在项目开始时的支持和投入。我们也感谢三位匿名审稿人和编辑的宝贵意见，他们极大地改进了本协议。

不适用。

作者及单位

1. 农业生态与环境，农业显微镜，Reckenholzstrasse 191, CH-8046，瑞士苏黎世

   Robin ssamchaud, Markus Van der Meer, Yvonne Fabian和Philippe Jeanneret

贡献

RS, YF和PJ开发了该研究项目。RS在MvdM的协助下起草了手稿。RS负责范围界定阶段。RS和MvdM将进行文章筛选和数据提取。所有作者都阅读并批准了最终的手稿。

相应的作者

对应到罗宾Sechaud。

伦理批准并同意参与

不适用。

发表同意书

不适用。

相互竞争的利益

作者宣称他们没有竞争利益。

出版商的注意

伟德体育在线施普林格·自然对已出版的地图和机构关系中的管辖权要求保持中立。

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