放牧强度对草地地上净初级生产力的影响:探寻最优指标与响应模式

【字体: 时间:2025年03月24日 来源:Agriculture, Ecosystems & Environment 6

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  来自国内的研究人员为明确放牧强度对草地地上净初级生产力(ANPP)的影响,开展相关研究,发现 ANPP 对放牧强度呈单峰响应,该成果为草地管理提供依据。

  在全球范围内,草地约占据一半的陆地表面,放牧是草地主要的土地利用方式,支撑着众多牧民的生计,也为全球数十亿人提供食物。随着对畜牧产品需求的持续增长,近几十年来全球牲畜数量急剧上升,过度放牧致使约四分之一的放牧草地超载,约一半的牧场退化,严重降低了草地地上净初级生产力(ANPP),使草地面临沙漠化风险,还削弱了草地生态系统的固碳能力,进而加剧气候变暖。
放牧优化假说(GOH)预测,随着放牧强度增加,草地 ANPP 会呈现单峰响应,但这一观点颇具争议。争议主要源于两个关键问题:一是如何精准量化放牧强度,二是放牧对 ANPP 的影响是否受环境因素制约。目前,定性放牧水平、定量载畜率和采食率(FCR)等都是常用的放牧强度指标,但使用不同指标会对草地 ANPP 的放牧响应产生不同理解,且这些理解在全球尺度上的适用性也存在很大不确定性。

研究人员为揭示放牧强度对草地 ANPP 的影响模式,通过在 Web of Science 数据库和中国知网数据库搜索 1900 - 2022 年的同行评审文献,收集了 376 对 ANPP 观测数据,开展了一项全球元分析研究。他们旨在确定一个能有力解释草地 ANPP 对放牧响应的放牧强度指标,并检验放牧强度与 ANPP 响应之间的关系是普遍适用于全球,还是仅在特定条件下成立。

研究结果显示,在全球范围内,放牧对草地 ANPP 的影响存在高度异质性,放牧引起的 ANPP 变化与载畜率之间并无显著关联。考虑气候因素后发现,干旱草地中 ANPP 的响应会随着载畜率的增加先上升后下降,而在湿润草地中,ANPP 的变化与载畜率无关。

研究人员用三种方法计算 FCR,分别记为 FCR I、FCR II 和 FCR III,其中 FCR III 能精确估算实际 FCR。在全球尺度上,ANPP 对 FCR III 呈单峰响应,在最优放牧强度(FCR III = 58%)时,ANPP 响应达到峰值(增加 12%)。FCR I 和 FCR II 的计算结果也证实了实际 FCR 的单峰效应。

该研究表明,由于全球草地环境的异质性,载畜率对草地 ANPP 变化的解释力有限,而 FCR 是反映 ANPP 响应的可靠指标。研究揭示的 ANPP 对放牧强度的单峰响应模式支持了放牧优化假说(GOH),为实现草地生产力和畜牧生产的双赢提供了科学依据,有助于推动草地的可持续管理。
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