《Journal for Nature Conservation》：Vegetation mediates the effect of management and habitat on Auchenorrhyncha species richness, but not community quality, in restored grasslands
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本研究针对草原恢复中昆虫群落响应机制不清的问题，在伊利诺伊州沿人为干扰梯度对叶蝉（Auchenorrhyncha）群落进行了全州评估。研究发现高强度管理通过提升植物物种丰富度间接促进叶蝉物种丰富度，但山丘草原中的叶蝉质量指数（AQI）却显著下降。结果表明草原管理对植物多样性的益处显著，但对依赖草原的昆虫群落影响更为复杂，受生态和历史因素介导，提示有效保护叶蝉群落需采取针对性的生境特异性管理策略。
在全球生物多样性中，昆虫占据了最大组成部分，其丰富度和数量的广泛下降引发了人们对生态系统功能的担忧。然而，在自然和半自然草原中，昆虫群落及其近期变化的驱动因素，在广泛的空间尺度上仍然研究不足。在美国伊利诺伊州，保护和恢复原生高草草原的努力已持续数十年，但它们对本地昆虫群落的影响仍知之甚少。尤其是一种名为叶蝉（Auchenorrhyncha，属于半翅目Hemiptera）的昆虫，它们对生境变化非常敏感，是评估草原生态质量的良好指示类群。那么，在伊利诺伊州经过管理和恢复的草原上，叶蝉的生存状况如何？管理实践和生境历史又是如何通过直接和间接的（营养级）途径影响叶蝉群落的呢？这正是本研究试图解答的核心问题。
为了回答这些问题，研究人员在伊利诺伊州全境进行了一项评估，沿着人为干扰梯度对叶蝉群落进行了调查。他们通过取样植物和叶蝉，评估了管理实践和生境历史如何通过直接和间接方式影响叶蝉群落。研究采用了群落水平分析和结构方程模型，检验了关于管理强度、生境类型和环境因素对植物和叶蝉群落直接和间接影响的假设。研究响应指标包括依赖草原的物种（如Flexamia grammica和Calamovilfa longifolia）、总体物种丰富度（植物和叶蝉）以及生境质量指数（Floristic Quality Index, FQI 和 Auchenorrhyncha Quality Index, AQI）。
研究发现，较高的管理强度通过增强植物物种丰富度，间接地促进了叶蝉的物种丰富度。然而，这种模式并未延伸到叶蝉质量指数（AQI）上。在目前作为剩余草原特化叶蝉避难所的山丘草原中，AQI在高强度管理下显著下降。这些发现表明，虽然草原管理有益于植物多样性，但其对依赖草原的昆虫群落的影响更为复杂，并受到生态和历史因素的介导。因此，叶蝉群落的有效保护可能需要有针对性的、生境特异性的管理策略。这项研究于2026年发表在《Journal for Nature Conservation》上，为了解和管理恢复草原中的昆虫多样性提供了重要的科学依据。
本研究的关键技术方法包括：在全州118个地点进行试点调查后，于2021年对选定的20个地点进行了定量采样。植物群落调查采用样方法，在生长季进行两次，估算所有维管植物的盖度。叶蝉采样结合了扫网法和真空吸虫法，同样在生长季中期和末期进行两次。环境数据（光照、温度、土壤理化性质）和管理历史数据（通过问卷调查获取）被同步收集。核心分析手段包括：使用除趋势对应分析（DCA）探索植物和叶蝉群落结构；计算植物质量指数（FQI）和叶蝉质量指数（AQI）来评估生境质量；并运用贝叶斯结构方程模型（SEM）检验管理强度和生境类型通过植物群落（物种丰富度和FQI）介导影响叶蝉群落（物种丰富度和AQI）的假设。
3.1. 草原环境因素
相关性分析显示，土壤砂含量与粉砂和锰浓度呈强负相关。阳离子交换量（CEC）与有机质含量正相关。为避免多重共线性，研究选取了钾（K）、硫（S）、铜（Cu）、铁（Fe）、锌（Zn）、粘土、砂、有机质、硝酸盐（NO3-）和pH值等十个变量作为预测因子。空间分析表明这些变量在研究地点间无显著自相关。对不同区域（北、中西部、中东-南部）站点6月至10月的日均温和光照强度分析发现，区域间平均温度存在显著差异，尤其在7-8月，但8月底后差异不显著；而平均光照强度在区域间无显著差异，但在站点和月份间存在显著差异，9月底各区域光照强度均急剧下降。
3.2. 植物和叶蝉群落（假设1）
3.2.1. 群落组成
植物和叶蝉的相对物种丰度均显示调查样点的均匀度较低。植物群落以须芒草（Schizachyrium scoparium）、大须芒草（Andropogon gerardii）、印第安草（Sorghastrum nutans）为优势种，其次为肯塔基早熟禾（Poa pratensis）和加拿大一枝黄花（Solidago canadensis）。叶蝉群落中，优势种多为具有较广寄主范围的本地先锋物种，如Stirellus bicolor、Agallia constricta和Forcipata loca。Flexamia clayi是相对高丰度叶蝉中唯一的草原特化种。DCA分析表明，植物群落的第一轴与生境类型（残余地vs.重建地）显著相关，代表生境质量梯度；叶蝉群落的第二轴则与土壤铁含量显著相关。植物和叶蝉的DCA1得分呈显著负相关，表明两者群落对不同的环境梯度响应。
3.3. 管理强度和生境类型对叶蝉多样性和质量的影响（假设2–4）
结构方程模型检验了假设2-4。
对于假设2（高强度管理和残余地对植物物种丰富度和FQI有积极影响），结果显示管理强度对植物物种丰富度有显著正向效应，而生境类型（残余地）对FQI有显著正向效应，部分支持了该假设。
对于假设3（高强度管理对叶蝉物种丰富度和AQI有负面影响，而残余地有正面影响），直接效应不显著，但管理强度与生境类型的交互作用分析显示，在低强度管理的重建地中AQI显著增强，因此该假设未得到支持。
对于假设4（植物群落结构介导管理和生境类型对叶蝉丰富度和质量的影响），中介模型显示，叶蝉物种丰富度随植物物种丰富度增加而显著增加，存在显著的中介效应，即高强度管理通过增加植物物种丰富度间接正向影响叶蝉物种丰富度。然而，对AQI未观察到显著的中介效应。因此，该假设得到部分支持。
研究结论指出，植物群落组成是干扰（通过物种丰富度）和生境类型（通过FQI）的可靠指标，而叶蝉群落通过植物物种组成及其与生境类型的相互作用来响应管理强度。研究发现了一个出乎意料的植物介导途径：在特定条件下，强化管理可能通过维持开放和结构多样的植被来促进生物多样性。然而，植物质量的改善并不会直接转化为由草原依赖种塑造的叶蝉群落，表明微生境结构、景观背景或特定寄主植物关联等因素对叶蝉组合具有更直接的作用。研究强调，尽管标准管理措施（如火烧）可能促进植物多样性，从而支持更多叶蝉物种，但对那些最保守的、依赖高质量原生草原的叶蝉物种的保护，需要更精细的、考虑物种特定需求的管理策略。在伊利诺伊州高度片段化的景观中，许多历史上的草原特化叶蝉可能已经局部灭绝，现存的群落主要由耐受性较强的物种组成。因此，未来的草原保护和恢复工作，需要整合功能性状和系统发育信息，采取针对性的、生境特异性的管理策略，并应对气候变化和化学品使用等根本性威胁。
