张英俊教授/刘楠教授团队揭示放牧调控极端降雪事件下草地生产力稳定性的机制

  2025年2月17日，生态学经典期刊Journal of Ecology在线发表了中国农业大学草业科学与技术学院张英俊教授团队的研究论文“Grazing regulates temperate grassland multidimensional stability facing extreme winter snowfall reductions by influencing below‐ground bud density”，该研究揭示了放牧通过调控草地土壤芽库来应对冬季极端降雪事件的机制。

  在全球气候变化加剧的背景下，极端气候事件对草地生态系统稳定性的影响日益显著。尽管已有研究探讨了极端降雨和干旱对草地的影响，但对冬季降雪减少如何影响草地稳定性的理解仍十分有限。降雪作为重要的气候因子，通过调节土壤温度、湿度和养分，影响植物越冬和春季返青，对草地生产力具有重要调控作用。放牧作为草地最主要的土地利用方式，通过塑造植物群落结构与功能，可能进一步影响草地对降雪变化的响应。

本研究依托在内蒙古“呼伦贝尔草地农业生态系统试验站”建立的技术性休牧实验平台（2015年开始至今），通过连续监测一次极端降雪减少事件（2019年）前后的草地生产力、植被组成和土壤芽库密度，研究了在生长季不同阶段的休牧如何影响草地生态稳定性的多个维度，包括抗性、弹性、恢复力和时间稳定性。

  研究发现，与传统的生长季连续放牧相比，在植物生长高峰期进行短期休牧可显著提高极端事件发生当年的ANPP，增强草地对极端降雪的抗性和恢复力，从而大大提高时间稳定性（图1）。相比之下，生长早期和晚期的休牧并没有提高ANPP的时间稳定性（图1）。高峰期休牧的积极效应主要由于此时休牧能够使草地在极端事件发生前后产生足够的禾草地下芽来支持群落抵抗极端降雪并在事件后快速恢复（图3，图2）。此外，高峰期休牧下禾草芽库的增加还能通过提高多年生根茎草的稳定性和维持群落组成稳定间接提高时间稳定性（图2）。

  图1 不同放牧策略（CG：生长季连续放牧；RG1：植物生长早期休牧；RG2：植物生长高峰期休牧；RG3：植物生长晚期休牧）对草地生产力在极端降雪减少下的抗性（a）、弹性（b）、恢复力（c）和时间稳定性（d）的影响

  该研究强调了植物地下芽库在非生长季极端降雪量减少时维持放牧草地生产力稳定的重要作用，也表明制定草原管理策略时应充分考虑对植物无性繁殖器官的保护，这将有助于草原在未来气候变化中的可持续利用。

  图2 研究概念图

  中国农业大学草业科学与技术学院博士生郭童天为该论文第一作者，张英俊教授和刘楠教授为该论文的共同通讯作者。河南牧业经济学院张浩讲师、北京市农林科学院徐恒康助理研究员、兰州大学井新教授、中国农业大学郭美琪博士和杨高文教授为该研究提供了大力支持和帮助。该研究得到了国家自然科学基金重大项目、国家牧草产业技术体系、中国农业大学2115人才培育发展支持计划和内蒙古自治区科技成果转化专项资金项目的支持。

原文链接https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1365-2745.70007