农业生物多样性为农业生产提供了基础的遗传和物种资源,以及生物控制和传粉等服务功能。但是集约化农业生产却是当前全球生物多样性下滑的主要原因。因此,如何在满足人类不断增加的粮食需求的同时,实现生物多样性的保护是当前农业面临最重要的挑战。景观生态学为协调它们之间的关系进行了诸多研究,但还存在有一些争议和不足的地方。首先对于不同类群物种组成变化格局的一致性,以及非生物环境因素和生物间作用对于跨类群一致性的影响的理解还很有限。其次,对于不同尺度的环境因素对山区物种组成变化的影响机制认识不足。特别是景观尺度因素,相对于区域尺度和样地尺度因素的相对作用大小。针对景观结构和生物多样性的相互关系研究,通常建立在同一时期的景观和物种数据基础上。但是由于物种响应的时间滞后性,需要比较不同时期的景观结构对于物种分布格局的影响。同时,现有的大多数景观空间变化对于生物多样性影响的研究,也不能完全代替景观时间变化对于生物多样性变化的影响。针对以上问题,我们分别在河北坝上和湖北潜江开展了空间和时间尺度的研究。在坝上地区,选择了四个不同海拔的研究区,每个研究区选择三种生境类型,每种类型四个重复,进行维管植物、尺蛾、灯蛾和步甲的取样和不同尺度环境因子的调查。分析四个类群物种组成变化格局的跨类群一致性和不同尺度的环境因子影响它们物种组成的相对作用大小。在潜江地区,结合以前的景观数据和步甲、蜘蛛数据,我们重新进行调查取样,分析不同时期的景观结构对于生物多样性的影响,和时间上的景观变化对于步甲和蜘蛛多样性变化的影响。在坝上空间研究中,我们发现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。对于生物间作用,由于植被结构和其创造的微气候为步甲提供了有利的条件,维管植物和步甲的物种组成变化之间的联系更为紧密。虽然蛾类和植物之间存在直接的取食关系,但是由于现有的蛾类大多数是泛化种,因此它们之间的一致性受到生物间作用的影响反而不大。样地尺度的环境特征对维管植物和步甲的物种组成的影响比区域尺度的因素更大,然而由于两个蛾类类群更强的飞行扩散能力,它们受到区域尺度的影响比样地特征更大。虽然100 m×100 m的景观范围过小,但是半自然生境比例对植物和步甲都有显著的影响,景观尺度的作用不可忽略。因此,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。对于潜江地区不同时间尺度的研究中,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。然而,1995年的物种丰富度和2013年的物种组成同时受到过去和现在景观结构的共同影响。除了过去和现在的景观结构存在相关性外,也是因为不同特性物种响应景观变化的时间或过程存在差异所致。历史上相对稳定的景观结构和近期急剧变化的建筑用地能更好的解释当前的物种分布格局。灭绝债和繁殖贷的共存也表明了物种响应景观变化在时间和空间上的复杂过程。虽然从1993年到2013年整个景观的建筑用地面积比例从6.3%增加到32%,但是步甲和蜘蛛的物种多样性并没有降低。城市化只是对于大型步甲或者短翅型步甲具有显著的负面影响,对于小型或者广翅型步甲反而具有积极的影响。增加的草地比例有利于增加样地的捕食性步甲,半自然生境的比例也有利于织网型蜘蛛种群。步甲和蜘蛛的不同功能组对于景观变化的响应不同,大型、捕食性、短翅型步甲,和大型、织网型蜘蛛等特化种类对于景观变化往往更为敏感。以此可见,农业景观的时空格局显著影响不同生物类群的多样性。考虑不同物种的环境需求差异,从大的空间尺度上合理布局多个保护区,景观尺度上增加半自然生境比例,样地尺度上维持作物多样性和植物多样性,同时在时间上关注景观历史,保持景观稳定性,增加城市周边郊区的半自然生境,维持适度的斑块大小等多尺度时空综合作用才能更好地保护生物多样性,特别是农业景观中的特化种。未来关于农业景观和生物多样性保护的研究应该更多地考虑多类群或多功能组,多尺度的环境因素,和物种响应景观变化的时间滞后性。