城市草地被定义为近似自然的草坪,修剪频率较低,主要由多年生开花杂草物种组成(Norton et al., 2019)。它们提供的生态系统服务与传统草坪相当;然而,由于其更丰富的植物群落组成和结构,它们能够在较低的维护成本下支持更高的生物多样性水平(Hoyle et al., 2017)。城市草地植物群落通常以较高的双子叶植物和单子叶植物比例以及更多的植物物种为特征(Trémeau et al., 2024)。更多的植物多样性反过来又支持其他分类群(包括昆虫、鸟类和土壤微生物)的更高丰富度和数量(Horak et al., 2022; Paker et al., 2014)。然而,城市草地的生态效益正受到不适当城市管理实践的日益威胁(Aronson et al., 2017)。修剪是一种广泛使用的管理措施,旨在保持休闲功能和美观价值,但其对生物多样性的负面影响往往被忽视。因此,研究修剪对植物和昆虫多样性的影响可以为城市草地生物多样性保护提供实证基础。
许多研究表明,减少修剪强度可以通过增加植物物种丰富度、改变群落结构和提高本地物种比例来 benefit 植物群落(Gros et al., 2023; Rada et al., 2024; Wilson and Clark, 2001)。在法国的公园草地中,每年修剪一次的区域比每年修剪15-20次的区域植物多样性高出40%(Chollet et al., 2018)。在德国蒂宾根,每年修剪一次或两次的草地支持的植物物种数量比集约管理的草坪多30%。此外,修剪频率较低的草地的物种组成从耐修剪的常见种类转变为典型的草地物种(Sehrt et al., 2020)。这些发现表明,城市草地群落的组成受到当地修剪制度的影响很大(Bertoncini et al., 2012)。修剪主要通过直接改变物种的生态位以及释放之前被竞争物种占据的光、水和其他资源来影响植物多样性。这些变化改变了种间竞争,最终改变了群落组成(Zhang et al., 2011)。一项研究发现,每年修剪一次的草地有利于典型禾本科植物的生长,而每年修剪两到三次的草地则支持更多的菊科和车前科植物(Gros et al., 2023)。重要的是,修剪还可以抑制外来植物的入侵。在澳大利亚的草地保护区,每年修剪一次可以增加本地多年生草类的覆盖度,减少外来多年生草类的覆盖度和枯落物积累,并改变群落组成(Smith et al., 2018)。总体而言,修剪强度与植物多样性呈负相关,减少修剪频率越来越被认为是一种促进城市植物多样性的有效策略(Hu and Lima, 2024)。
频繁修剪通常会对植物和无脊椎动物群落产生不利影响,表现为数量、丰富度和多样性的减少(Proske et al., 2022)。研究人员比较了每年修剪12次的集约管理草地和每年修剪一次的较不集约管理的草地,发现植物多样性更高、管理强度更低的草地支持更多的昆虫物种丰富度和Shannon多样性(Smith et al., 2018)。一项元分析同样表明,减少修剪对节肢动物数量有适度积极影响,并对节肢动物分类多样性有显著累积积极影响(Proske et al., 2022)。除了植物多样性外,植物群落组成和区域物种库也会显著影响昆虫的数量和多样性。Christoph Scherber认为,特定的植物功能群对昆虫的影响大于物种丰富度本身(Scherber et al., 2006)。在对德国中部71块管理草地的研究中,节肢动物数量与植物物种丰富度无关,但与植物群落组成密切相关(Perner et al., 2005)。这一发现突显了植物群落组成在决定昆虫数量方面的重要作用。一般来说,开花植物物种的数量和总花量可能更好地解释草地中的节肢动物多样性(Noordijk et al., 2010)。尽管修剪可以改变植物多样性和群落结构,但目前尚不清楚这两个因素中的哪一个对昆虫多样性有更大的影响。
文献回顾显示,2004年至2024年间,关于中国草地管理中修剪对生物多样性影响的研究占全球相关研究的不到7%,且主要是观察性研究,对照组实验很少(Hu and Lima, 2024)。此外,在缺乏生产相关目标的情况下,关于修剪时间和频率的决定往往根据利益相关者的管理目标而变化,导致关于修剪对生物多样性影响的知识缺口较大。为了填补这些空白,我们在中国吉林省长春市的一个城市草地上进行了基于样地的实验,以评估不同修剪处理方式对植物和昆虫群落组成及多样性的影响。我们假设:(1)不同修剪处理方式下的植物群落结构和多样性会有所不同;(2)昆虫对修剪的反应会在不同分类群中有所不同;(3)修剪处理方式会通过改变植物群落结构间接影响昆虫多样性。