近日，草业与草原学院副教授徐一鸣以《Estimation of grassland carrying capacity based on forage quantity/ nutritional quality and livestock/wild ungulates in Changtang Nature Reserve on the Qinghai-Tibetan Plateau》为题，在国际环境领域权威期刊《Journal of Environmental Management》(IF=8.4)上发表。该研究论文通过整合牧草数量（生物量）、营养品质（粗蛋白与净能）及家畜/野生有蹄类动物种群数据，构建基于机器学习的草原承载力（GCC）评估新框架（图1），并应用于青藏高原羌塘自然保护区（CNR）的草畜平衡可持续管理。
图1 整合牧草数量（生物量）、营养品质（粗蛋白与净能）及家畜/野生有蹄类动物数据的草原承载力评估新框架示意图
全球草原因过度放牧和气候变化面临退化，而传统草原承载力评估大多基于牧草地上生物量（AGB）与家畜数量进行预测，忽略了考虑牧草营养品质（如粗蛋白以及净能）和有蹄类野生动物（如藏羚羊、藏野驴）的生态需求。大多数研究都将草地提供的地上生物量视为草地的供给，并将可食用草地地上生物量的家畜消耗量视为牲畜对草地的需求量，仅基于草地AGB来估算草地承载量（GCC）。然而，在自然保护地，草地的供给通常包含牧草的产量（AGB）和营养质量（如粗蛋白以及净能等）两个部分，很少有研究将草地的营养质量以及野生食草动物的营养需求纳入草地管理策略中对草地承载量进行估算。
该研究以青藏高原典型自然保护地羌塘保护区为研究地点，通过实地采样与实验室测试分析，首先基于机器学习方法构建了牧草AGB、粗蛋白（CP）、净能（NE）的机器学习空间预测模型，并根据家畜以及野生食草动物对牧草产量以及营养质量的需求分别构建了基于AGB, CP以及NE的理论载畜量，以及满足最小约束原则的综合理论载畜量（TCC）。其次，该研究基于调研和文献，构建了基于家畜与有蹄类野生动物的实际载畜量（PCC）。最后，该研究基于TCC与PCC创新性提出了草地供给-需求指数（GSDI）理论框架。
该研究结果得出羌塘自然保护区AGB与NE呈南高北低格局（均值分别为679 kg/ha和3273 MJ/ha），CP则从东南向西北递减（均值为125 kg/ha）。羌塘自然保护地的理论载畜量（TCC）均值为0.22羊单位/公顷（SU/ha），主要受到NE的限制最为显著（46%区域的TCC由NE决定）。实际载畜量（PCC）主要由家畜贡献主导（均值为0.51 SU/ha），而野生有蹄类均值仅为0.02 SU/ha，南部放牧压力显著高于北部核心保护区。基于GSDI对整个区域进行草畜平衡评估，结果表明36%的区域载畜不足（GSDI<0.5），37%区域实现了草畜平衡（0.5≤gsdi≤1.5），而27%的区域呈现过载（gsdi>1.5），过载区集中于东南部区域（图2）。该研究首次提出了量化“牧草产量与质量-野生有蹄类食草动物-家畜”平衡状况的研究框架，为全球自然保护区草畜平衡管理提供了范式。
图2 量化“牧草产量与质量-野生有蹄类食草动物-家畜”平衡状况的草地供给-需求指数（GSDI）示意图
草业与草原学院硕士研究生车蕴玲为论文第一作者，徐一鸣为论文通讯作者。草业与草原学院董世魁教授参与了文章指导和撰写，硕士研究生秦云梦、周子栋、于点参与了该研究。研究得到国家重点研发计划(2023YFF1304303)及国家自然科学基金(42001107, 32361143870)的资助。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301479726002641
