采伐强度改变了松树枯萎病森林中的昆虫生物多样性：来自中国江西的多营养级评估

《Frontiers in Forests and Global Change》：Logging intensity reshapes insect biodiversity in pine wilt disease forests: a multi-trophic assessment from Jiangxi, China

松材线虫病（PWD）导致的清伐对亚热带松林昆虫群落多样性及组成的影响研究。通过在江西四县设置48个分层样地，比较清伐（CC）、选择性砍伐（SC）和对照（UC）处理，发现CC显著降低香农指数（3.63±0.02 vs 3.14±0.18）和辛普森指数（0.960 vs 0.919），且60.7%-89.5%的群落结构差异归因于 logging intensity。结构方程模型显示植被覆盖（β=0.69）和落叶厚度（β=0.25）是关键中介。推荐保留≥30%树冠和20-30 m3/ha粗死木以平衡病害防控与生物多样性保护。

　　在东亚地区，针叶林生态系统正面临前所未有的挑战，其中，松材线虫病（Pine Wilt Disease, PWD）已成为最具破坏性的生物灾害之一。这种由松材线虫（*Bursaphelenchus xylophilus*）引起的疾病，对中国的亚热带地区，尤其是江西省的马尾松和日本黑松森林，造成了严重的生态和社会经济影响。自1982年首次在江西发现以来，PWD的传播速度迅速，目前已波及超过350万公顷的针叶林地，每年造成的经济损失超过15亿美元。由于松材线虫具有温度依赖性的生命周期和通过昆虫媒介扩散的特性，其入侵性极强，对森林生态系统的稳定性构成重大威胁。

面对这一生态危机，清除病树成为控制疾病传播的主要手段。然而，这种高强度的采伐措施对昆虫群落的影响却长期未被充分研究。昆虫作为生态系统中的关键生物组成部分，不仅在营养循环、授粉和害虫调控中发挥重要作用，同时也是衡量森林健康的重要生物指标。因此，理解不同采伐策略对昆虫群落多样性、群落结构和功能类群的影响，对于制定兼顾疾病控制与生物多样性保护的森林管理方案至关重要。

本研究通过在江西省四个受PWD影响的县（奉新、永丰、南城和临川）设立48个分层样地，系统比较了未采伐对照（UC）、择伐（SC）和全伐（CC）三种采伐处理对昆虫群落的影响。这些样地覆盖了从300米以上的空间距离，以减少空间自相关效应，并在处理之间保留缓冲区以降低边缘效应。研究采用多种生态分析方法，包括香农-威纳指数和辛普森指数评估多样性，利用PERMANOVA和非度量多维尺度分析（NMDS）解析群落结构变化，通过指示物种分析（IndVal）识别关键物种，同时运用结构方程模型（SEM）揭示植被覆盖和枯枝落叶层作为多样性变化的中介因素。研究结果表明，全伐处理显著降低了昆虫多样性，特别是在香农指数和辛普森指数上均表现出明显下降，且群落结构的变化幅度高达60.7%至89.5%。相比之下，择伐处理对昆虫群落的影响较小，显示出更高的生态韧性。

从物种组成来看，全伐区域主要由适应开放环境的物种占据，如虎甲科（*Cicindelidae*）和叶蝉科（*Cicadellidae*），而未采伐区域则以依赖稳定环境的物种为主，如蜻蜓科（*Libellulidae*）。这种群落结构的差异不仅反映了不同采伐方式对微生境的塑造作用，也揭示了物种适应策略的多样性。值得注意的是，全伐处理对捕食者和寄生蜂等高营养级物种造成了显著的负面影响，其数量分别减少了63.7%和75.3%，而分解者和土壤昆虫则表现出较强的适应能力。这一现象说明，不同功能类群对采伐的敏感性存在显著差异，生态系统的稳定性取决于这些关键物种的存续。

研究还发现，植被覆盖和枯枝落叶层是影响昆虫多样性的主要中介因素。植被覆盖的减少直接导致昆虫多样性的下降，而枯枝落叶层的变薄则进一步加剧了这一趋势。SEM分析表明，每增加10%的采伐强度，昆虫多样性将减少约5.4%，而植被覆盖和枯枝落叶层的间接影响占总下降幅度的2.2%。这些结果表明，采伐不仅通过直接的栖息地破坏影响昆虫群落，还通过改变微气候和资源可用性，对生态系统的功能产生深远影响。

在功能类群分析中，研究发现捕食性和寄生性昆虫在全伐区域显著减少，而草食性和分解性昆虫则表现出较强的生存能力。这种功能类群的结构变化可能导致生态系统服务的退化，例如害虫控制和养分循环的效率下降。此外，研究还揭示了不同地区的生态响应差异，奉新和永丰由于较为干旱的气候和沙质土壤，其昆虫多样性损失更为严重，而南城和临川由于较高的黏土含量和混交林下层植被，其昆虫群落对采伐的敏感性较低。这些地区间的差异表明，单一的采伐策略可能无法适用于所有环境条件，需要结合具体生态特征制定针对性的管理措施。

本研究的成果不仅为理解PWD影响下的森林生态系统提供了重要的实证依据，也为未来的森林管理提供了科学指导。研究建议，在受PWD影响的针叶林中，采用保留采伐（Retention Forestry）策略，即保留至少30%的树冠覆盖和20–30立方米/公顷的粗木质残体，以缓冲微生境变化并维持昆虫群落的功能完整性。同时，研究还指出，通过识别关键指示物种（如虎甲科、蜻蜓科和步甲科），可以更有效地评估森林管理的质量和生态完整性。这些物种的分布和丰度可以作为快速监测森林健康状况的生物指标，为森林管理者提供实用的决策支持。

此外，研究还探讨了采伐对土壤微生物群落的潜在影响。全伐区域由于枯枝落叶层的减少，可能导致分解菌和抑制病原体的细菌数量下降，从而削弱森林对PWD病原体的抵抗力。因此，将昆虫多样性和微生物动态纳入PWD控制策略中，可能有助于实现疾病防控与生物多样性保护的双重目标。这种综合性的管理方法不仅可以提高森林的生态韧性，还能维持其长期的生产力和生态系统服务功能。

本研究的发现强调了森林管理中“生态韧性”与“疾病控制”之间的平衡。全伐虽然在短期内可能有效减少松材线虫的传播，但其对昆虫群落的破坏性影响不容忽视。相比之下，择伐策略能够在减少疾病传播的同时，维持较高的昆虫多样性，从而保障森林生态系统的稳定性和功能完整性。这一结论与欧洲和日本的类似研究结果相一致，表明保留采伐策略在不同森林类型中具有广泛的适用性。

总之，本研究为受PWD影响的森林生态系统提供了新的视角，揭示了采伐强度与昆虫多样性之间的复杂关系。通过综合运用多种生态分析方法，研究不仅量化了不同采伐策略对昆虫群落的影响，还指出了植被覆盖和枯枝落叶层在维持昆虫多样性中的关键作用。这些发现为制定更加科学、可持续的森林管理政策提供了重要依据，同时也为全球范围内的针叶林生态系统保护提供了借鉴。未来的研究应进一步探讨不同采伐策略对土壤微生物群落的影响，以及如何通过优化采伐方法实现疾病防控与生态功能的协同提升。