《Journal of Applied Ecology》:Productivity-dependent effects of adapted mowing regimes on arthropod communities in roadside grasslands
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本研究通过三年田间试验,系统评估了刈割时间、频率与高度调整对路旁草原节肢动物群落的差异化影响。结果表明:延迟末次刈割至11月初可显著提升晚季节肢动物生物量(biomass)和花卉资源;在生产力高的草地,每年两次刈割(特别是6月低刈+晚秋刈割)能促进地表节肢动物多样性,但会引发传粉者资源空窗期。研究提出“分区轮刈”策略,为气候变化与氮沉降背景下半自然草原的生物多样性保护提供管理依据。
研究背景与意义
近年来,陆地生态系统中节肢动物的生物量、丰度和多样性呈现急剧下降趋势,其中草原节肢动物群落受冲击尤为显著。气候变暖和氮沉降是主要驱动因素:冬季变暖导致草原生产力上升、生长季延长,进而降低植物多样性并简化植被结构;氮沉降则通过改变土壤化学性质和植物组织成分间接危害节肢动物。传统上,欧洲半自然草原多采用每年一次(夏季或初秋)或两次(初夏+夏末)刈割制度,但当前环境变化下需探索适应性管理策略。
实验设计与方法
研究在荷兰10个路旁草原沿生产力梯度(1.1–6.5吨/公顷)开展三年田间试验(2021–2023),比较六种刈割制度:
- 1.
对照:8月末单次刈割
- 2.
延迟刈割:11月初单次刈割
3–6. 两次刈割组合:6月高刈(15厘米)或低刈(6厘米)后,接8月末或11月初第二次刈割。
2023年通过陷阱法采集地表节肢动物、羽化陷阱收集土壤-植被节肢动物生物量与物种数,并以花卉覆盖度作为传粉者资源指标。
关键发现
花卉资源动态
延迟末次刈割至11月显著提升晚季花卉覆盖度,尤其在生产力高的草地。6月刈割导致传粉者资源中断超过1个月,低刈处理在高生产力草地促进早春开花,但整体季节性花卉覆盖度无显著提升。
地表节肢动物响应
高生产力草地中,两次刈割(特别是6月低刈)显著增加夏季地表节肢动物物种数,但低生产力草地无此效应。蜘蛛群落对刈割时间响应敏感,晚秋刈割更利于高生产力草地的多样性。
羽化节肢动物群落变化
6月刈割使夏季节肢动物生物量降低50%以上,但延迟末次刈割可补偿晚季生物量损失。群落组成分析显示:双翅目(Diptera)和膜翅目(Hymenoptera)偏好两次刈割,而蜘蛛(Araneae)和直翅目(Orthoptera)受益于单次刈割。
管理启示
- 1.
低生产力草地:推荐11月单次刈割,避免频繁干扰对节肢动物的负面影响。
- 2.
高生产力草地:采用6月低刈+11月刈割的组合,并结合分区轮刈(如保留部分区域不刈割)以平衡资源连续性与多样性提升。
- 3.
气候适应性:延迟刈割可缓解生长季延长导致的节肢动物物候错配,尤其适应干旱频发背景下晚季资源稀缺问题。
本研究首次综合评估刈割参数调整对节肢动物的交互影响,为氮沉降与气候变暖背景下的草原管理提供实证依据。