青藏高原高寒草原放牧对生态系统影响的关键发现及意义

来自中国的研究人员探究放牧对青藏高原高寒草原影响，发现轮牧提升 ANPP，对草原管理有意义。

　　青藏高原（Qinghai-Tibetan Plateau，QTP）的高寒草原长期受到家畜放牧的影响，导致草原物质循环发生变化。研究人员通过调查植物群落组成和土壤养分对放牧制度（即连续放牧和轮牧）以及放牧强度（每公顷 4 只、6 只和 8 只羊）的响应，探究维持生产力的机制，试图解答放牧如何调控青藏高原高寒草原地上净初级生产力（aboveground net primary productivity，ANPP）的问题。结果显示，中等强度轮牧提高了土壤化学计量比，包括总碳与总氮比（TC:TN ratio）、总氮与总磷比（TN:TP ratio）和总碳与总磷比（TC:TP ratio），而连续放牧仅提高了 TC:TP 比。结构方程模型进一步揭示，放牧通过调节土壤养分平衡影响土壤有效养分，并增加了铵态氮（NH₄^＋-N）和硝态氮（NO₃^?-N）。与连续放牧相比，轮牧能显著提高 ANPP。在维持青藏高原高寒草原生产力方面，土壤有效养分对放牧的响应比植物多样性更优先。这些结果对制定合理的草原放牧管理措施具有重要意义。

长期重度放牧会导致草原退化，降低生产力，改变草原功能和服务。放牧可通过家畜采食、践踏和排泄物归还等方式，改变植物和土壤，进而影响草原生产力。许多研究探讨了地上净初级生产力、草原生物多样性和土壤资源可利用性之间的关系，但大多忽略了土壤化学计量比对草原生产力的影响，也不清楚放牧如何影响土壤有效养分、土壤养分平衡和植物多样性以维持初级生产力，尤其是在青藏高原高寒草原。

放牧直接影响植物群落多样性，进而改变草原生产力，但不同研究结果存在差异，表明植物群落组成对生产力的影响取决于外部环境干扰。轮牧被认为是比连续放牧更有效的方式，了解不同放牧制度和强度下物种多样性影响生产力的机制，对可持续放牧管理的发展至关重要。

土壤养分的变化可通过植物 - 土壤界面的养分循环间接影响植物生长和生产力。放牧会增加植物根系分泌物和家畜排泄物归还，改善有效养分，改变土壤养分化学计量比和植物生长。不过，放牧对土壤化学计量比的影响存在争议，了解其对草原土壤化学计量比的影响及其与生产力的关系尤为重要。

青藏高原草原是中国最大的天然草原单元，也是主要的畜牧产区。但放牧时土壤有效养分、土壤养分平衡和植物多样性如何共同维持草原生产力尚不清楚。基于此，研究人员在青藏高原高寒草原进行了不同放牧制度和强度的实验，检验三个假设：（1）放牧降低土壤化学计量比，提高土壤养分有效性；（2）高寒草原物种多样性和地上净初级生产力对中等放牧强度有积极响应；（3）在放牧条件下，维持高寒草原生产力的主要因素是土壤养分而非植物物种多样性。

研究在青海省海南藏族自治州共和县铁卜加草原改良站的高寒草原进行控制放牧实验。结果表明，放牧制度、放牧强度、年份及其相互作用显著影响土壤养分平衡。不同放牧制度对土壤化学计量比影响不同，轮牧显著增加了 2019 年的 TC:TN 和 TN:TP，而连续放牧对其无显著影响。连续中等放牧和轮牧中等放牧显著提高了 TC:TP 比。

在本研究中，轮牧和连续放牧下，组织去除和养分归还对生产力的影响并不一致。植物物种丰富度对放牧的响应因草原生产力不同而变化。家畜的选择性采食减少了资源竞争。

研究结果显示，家畜放牧对植物多样性和土壤养分有不同影响，放牧总体上降低了 TC:TN，刺激了土壤有机碳（SOC）增加。但植物多样性对放牧的响应滞后于土壤，表明在放牧制度和强度下，植物多样性与土壤养分含量并不协同变化。轮牧相比连续放牧能增加地上净初级生产力。