《Agriculture, Ecosystems & Environment》：Landscape composition and soil properties shape
Monolepta hieroglyphica abundance in maize field of northern China's agro-pastoral ecotone
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景观结构与土壤养分协同调控玉米叶蝉种群动态，揭示近牧玉米田虫量显著较低，高边缘密度和草本覆盖负相关于虫量，土壤钾正向影响且受草本覆盖增强效应，有机质则被草本覆盖负调控。研究证实景观格局优化与土壤养分管理整合对农牧交错带害虫防控具有协同增效作用。
作者：海南崇、何英豪、郭泽阳、张鹏、张海国、薛楚蕾、刘金燕、林克健、肖海军
北京林业大学草原科学学院，中国北京100083
摘要
害虫种群动态受到在景观和局部尺度上起作用的环境因素的调控。然而，农牧景观和土壤特性如何影响害虫数量的具体机制仍不清楚。我们在中国北方的农牧生态过渡带进行了连续三年的研究，以评估景观组成（四个空间尺度：0.5–2.0公里）和土壤特性及其交互作用对多食性害虫Monolepta hieroglyphica在玉米田中数量的影响。结果表明，与不相邻的玉米田相比，靠近牧区的玉米田中成虫的数量显著较低。此外，较高的边缘密度和草本植物面积比例与害虫数量呈负相关。就土壤特性而言，总磷（STP）始终对成虫数量有负面影响。相比之下，总钾（STK）具有正面影响，且这种影响因草本植物面积的存在而显著增强，而土壤有机质（SOM）的影响则受到草本植物面积的负调节。我们的研究表明，在农牧生态系统中管理害虫种群时，协调调控景观组成和配置（边缘密度）与土壤养分特性非常重要。因此，我们建议保护农牧生态过渡带内的草本植物面积，并将景观模式和作物施肥的交互作用纳入害虫管理策略中，以提高农业管理效率。
引言
全球范围内，集约化的农业扩张被广泛认为是生物多样性丧失和生态系统服务退化的重要驱动因素（Ceau?u等人，2025年；Potapov等人，2022年）。资源集中假说认为，单一作物种植的扩张通过集中寄主植物资源，从而增强了食草动物的定殖和种群增长（Han等人，2022年；Root，1973年）。然而，多食性害虫会在作物和非作物生境中利用资源，除了主要作物外，还会在半自然生境中的杂草上取食。这些害虫在不利的环境条件下会在不同生境间迁徙，并在多种生境类型中完成生命周期（Fahrig等人，2011年；Tscharntke等人，2005年）。尽管增加农田周围的半自然生境比例可以通过保护天敌群落来增强害虫抑制作用（Gurr等人，2017年），但这种效果取决于具体情境，不同农业系统中的害虫抑制效果各不相同。然而，非作物生境也可能成为某些害虫的资源（Haan等人，2020年；Parry等人，2015年）。尽管大多数研究依赖于短期观测数据，但在害虫管理研究中，长期系统的监测对于得出可靠的生态推断至关重要（Magurran等人，2010年）。
矿物平衡假说认为，土壤有机质可以维持作物生长的最佳条件，防止养分突然激增，从而减少食草动物的取食偏好并减轻作物受害（Garratt等人，2018年；Phelan等人，1996年）。相反，过量施用无机肥料会破坏养分平衡，降低作物对害虫侵染的抵抗力（Altieri和Nicholls，2003年）。大多数研究仅分别关注土壤肥力管理或影响食草动物的景观级因素，例如采用土壤保护措施（如施用有机肥料和保护性耕作）或优化农田景观配置（如生境多样化、增加边缘密度）（Ghorbani等人，2008年；Pearsons和Tooker，2017年；Rusch等人，2010年）。景观尺度模式（如生境邻近性、半自然生境覆盖度）和局部尺度土壤特性是调节害虫种群动态的两个关键因素（Aguilera等人，2021年；Denno等人，2002年）。在欧洲，维持或增加土壤有机质并在景观尺度上减少氮肥施用对于实现生态农业生产至关重要（Garratt等人，2018年）。增加农业景观中的有机农业比例也减少了害虫数量（Han等人，2022年）。然而，土壤养分输入与景观异质性对害虫动态的交互作用尚未得到充分研究，尤其是在多样的农业生态背景下（Han等人，2019年；Stireman III和Singer，2018年）。
二斑叶甲Monolepta hieroglyphica（Motschulsky）是一种具有广泛寄主的多食性害虫，在中国已成为严重的农业害虫。其幼虫主要损害根部，而成虫则取食玉米及其他草本植物的叶子、玉米穗和花序（Meissle等人，2012年；Wang等人，2018年）。在中国北方的农牧生态过渡带和核心玉米种植区，M. hieroglyphica的生命周期为一年一代。成虫主要栖息在玉米田与草地边缘之间的生态过渡带，这种在作物和相邻牧区之间的双向移动能力是其在异质景观中持续存在的关键行为适应（Chen等人，2007年；Ramzan等人，2024年）。迄今为止，M. hieroglyphica对景观异质性的响应仍知之甚少。鉴于农牧生态过渡带的生态独特性及其作为具有重大作物损害潜力的多食性害虫的地位，我们选择了M. hieroglyphica作为玉米田中的代表性害虫进行研究。
在这项研究中，我们在中国北方的农牧生态过渡带内的玉米田中对M. hieroglyphica的种群动态进行了连续三年的调查。我们考虑了四个景观尺度（0.5公里、1.0公里、1.5公里和2.0公里）的景观组成和配置异质性，并将实验地点分为两类（靠近牧区的玉米田与不相邻的玉米田）。我们假设，在这个农牧生态过渡带内，靠近牧区的玉米田在害虫数量方面会表现出不同的生态功能。我们还旨在确定半自然生境、土壤特性及其交互作用对M. hieroglyphica数量的影响。
我们提出了以下研究问题来验证我们的假设：(i)M. hieroglyphica对景观变量的最佳响应空间尺度是什么？(ii) 景观组成和配置如何影响M. hieroglyphica的数量？(iii> 相邻的牧区是否会影响害虫种群？(iv) 土壤-景观交互作用如何驱动M. hieroglyphica数量的变化？
研究区域和地点选择
在2023年至2025年的三年期间，对中国内蒙古呼和浩特和乌兰察布的22个玉米田进行了调查（图1a）。每年选取20个地点，其中18个地点在三年内持续监测。由于场地限制，2023年选取的两个地点（S05、S08）在2024年和2025年被两个新地点（S21、S22）取代，以保持每年总共20个地点的数量。该研究区域具有温带大陆性季风气候，年降水量为
结果
在三年的采样期间，使用黄色粘性陷阱共捕获了93,050只M. hieroglyphica成虫（2023年：n = 15,723只；2024年：n = 33,839只；2025年：n = 43,488只）。
在评估的四个空间尺度中，1.5公里尺度下的模型1对预测M. hieroglyphica数量的效果最好（AICc值最低，表S6）。固定效应（R2m）解释了成虫数量变化的12.5%–18.7%，而考虑随机效应的完整模型（R2c）解释了
讨论
我们的三年研究表明，景观异质性对M. hieroglyphica的种群有重要影响。具体而言，较高的边缘密度、草本植物覆盖率和与牧区的邻近性与较低的成虫数量相关，而木质植物覆盖率则对种群数量有正面影响。土壤特性的影响受到景观背景的强烈调节，尤其是草本植物比例。
结论
本研究强调，景观组成和配置是影响农牧生态过渡带中M. hieroglyphica数量的关键和稳健的驱动因素。有效的害虫管理策略应根据景观组成进行定制，结合景观设计（如增加边缘密度和草本生境比例）与优化局部土壤养分状况和核心农业生态理论。鉴于这种害虫的高数量及其可能的危害性
作者贡献声明
海南崇：撰写——原始草案、方法论、调查、数据分析、数据管理。
何英豪：方法论、调查、数据分析、数据管理。
郭泽阳：方法论、调查、数据分析、数据管理。
张鹏：方法论、调查、数据分析、数据管理。
张海国：方法论、调查、数据分析。
薛楚蕾：方法论、调查、数据分析。
刘金燕：方法论、调查。
林克健：撰写——审稿
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
我们感谢所有参与研究的农民允许我们在他们的玉米田上进行调查，并感谢匿名审稿人对早期版本的评论和修订提出的改进意见。本研究得到了内蒙古自治区科学技术计划项目（2025KJHZ0024）和中央高校基本科研业务费（JCYJ202505）的财政支持。
