农用地新建草地的植物-传粉者网络结构与功能研究

《Ecology and Evolution》:Plant-Pollinator Interactions in Grasslands Established on Arable Land

【字体: 时间:2026年02月03日 来源:Ecology and Evolution 2.3

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  本文通过对比中欧农业区农用地新建草地与永久草地的植物-传粉者互作网络,发现新建5–6年的草地通过精心设计的植物组合(如菊科、豆科关键种)可支持更高传粉访花频率和多样性,尤其吸引独居蜂和食蚜蝇。网络分析显示新建草地具有可比性嵌套性(NODF)和特化性(H2′),不同传粉类群(熊蜂、蝶类等)存在明显植物科属和花色偏好。研究表明优化设计的草地条带能有效促进农业景观中传粉网络多样性及生态系统服务。

  
引言
传粉服务对农业生产和生态系统维持具有关键作用,全球约35%的作物产量依赖传粉昆虫。随着传粉者数量因栖息地丧失、农药使用等因素下降,在农用地建立人工草地成为促进生物多样性的重要措施。然而,新建草地能否形成与天然草地相当且稳定的植物-传粉者网络尚不明确。本研究通过对比中欧农业区的新建草地(NG)和永久草地(OG),从传粉访花模式、网络结构特征、类群间食性生态位等角度系统评估其生态功能。
方法
研究于奥地利下奥州的农业区开展,设置5个重复的NG(2016年在农用地播种,含41种本地植物)和OG(长期存在的半自然草地)。在2021–2022年(NG建成5–6年后)每月记录4类传粉者(独居蜂、熊蜂、食蚜蝇、蝴蝶)与植物的互作事件,共获1095次互作记录。通过二模网络分析计算连接度(Connectance)、嵌套性(NODF)、网络特化指数(H2′)等指标,并利用PERMANOVA和四角分析(fourth-corner analysis)解析传粉类群的植物偏好。
结果
  1. 1.
    访花频率与多样性:NG中每植物种的传粉者访花频率和多样性显著高于OG,尤其独居蜂和食蚜蝇。植物种身份是主要变异来源,如NG中Centaurea jacea(菊科)获171次访问(38种传粉者),显著高于OG的65次(19种)。
  2. 2.
    网络结构:NG和OG的整体网络结构差异不大,但NG中蝶类和食蚜蝇网络的嵌套性更高(NG: NODF=24.4,OG: 18.3)。连接度在两类草地中均高于零模型,熊蜂网络特化度最低(H2′OG=0.3),独居蜂最高(H2′OG=0.5)。
  3. 3.
    类群偏好:四角分析显示,熊蜂偏好豆科(Fabaceae),食蚜蝇倾向伞形科(Apiaceae)和茜草科(Rubiaceae),蝶类偏爱豆科和石竹科(Caryophyllaceae),独居蜂集中于山萝卜科(Caprifoliaceae)的Knautia arvensis。花色选择上,蝶类偏好紫色,食蚜蝇倾向白色花朵。
  4. 4.
    关键物种作用:通用传粉者如Bombus pascuorum(熊蜂)、Sphaerophoria scripta(食蚜蝇)在两类草地均链接多种植物;Centaurea jacea、Trifolium pratense等6种植物支撑了75%以上传粉类群,体现核心节点功能。
讨论
NG通过高多样性植物组合(尤其菊科、豆科关键种)有效提升传粉网络活性。较高的嵌套结构(如蝶类网络中通用种与特化种的互作层级)可能增强网络稳定性,但需注意特化种间资源竞争潜在风险。传粉类群的食性生态位分化(如蝶类与食蚜蝇偏好显著不同)凸显了植物性状多样性(花形态、颜色等)对多类群共存的重要性。研究局限性包括采样时间未覆盖早花植物及年际动态,未来需长期观测验证网络持久性。
结论
精心设计的新建草地(如包含Knautia arvensis、Centaurea jacea等关键种)能快速形成与永久草地相当的多样化植物-传粉者网络,为农业景观中生物多样性保护提供有效途径。建议在生态恢复中根据区域传粉者偏好优化植物组合,以强化生态系统服务功能。
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