近日，草業與草原學院副教授徐一鳴以《Estimation of grassland carrying capacity based on forage quantity/ nutritional quality and livestock/wild ungulates in Changtang Nature Reserve on the Qinghai-Tibetan Plateau》為題，在國際環境領域權威期刊《Journal of Environmental Management》(IF=8.4)上發表。該研究論文通過整合牧草數量（生物量）、營養品質（粗蛋白與凈能）及家畜/野生有蹄類動物種群數據，構建基于機器學習的草原承載力（GCC）評估新框架（圖1），并應用于青藏高原羌塘自然保護區（CNR）的草畜平衡可持續管理。
圖1 整合牧草數量（生物量）、營養品質（粗蛋白與凈能）及家畜/野生有蹄類動物數據的草原承載力評估新框架示意圖
全球草原因過度放牧和氣候變化面臨退化，而傳統草原承載力評估大多基于牧草地上生物量（AGB）與家畜數量進行預測，忽略了考慮牧草營養品質（如粗蛋白以及凈能）和有蹄類野生動物（如藏羚羊、藏野驢）的生態需求。大多數研究都將草地提供的地上生物量視為草地的供給，并將可食用草地地上生物量的家畜消耗量視為牲畜對草地的需求量，僅基于草地AGB來估算草地承載量（GCC）。然而，在自然保護地，草地的供給通常包含牧草的產量（AGB）和營養質量（如粗蛋白以及凈能等）兩個部分，很少有研究將草地的營養質量以及野生食草動物的營養需求納入草地管理策略中對草地承載量進行估算。
該研究以青藏高原典型自然保護地羌塘保護區為研究地點，通過實地采樣與實驗室測試分析，首先基于機器學習方法構建了牧草AGB、粗蛋白（CP）、凈能（NE）的機器學習空間預測模型，并根據家畜以及野生食草動物對牧草產量以及營養質量的需求分別構建了基于AGB, CP以及NE的理論載畜量，以及滿足最小約束原則的綜合理論載畜量（TCC）。其次，該研究基于調研和文獻，構建了基于家畜與有蹄類野生動物的實際載畜量（PCC）。最后，該研究基于TCC與PCC創新性提出了草地供給-需求指數（GSDI）理論框架。
該研究結果得出羌塘自然保護區AGB與NE呈南高北低格局（均值分別為679 kg/ha和3273 MJ/ha），CP則從東南向西北遞減（均值為125 kg/ha）。羌塘自然保護地的理論載畜量（TCC）均值為0.22羊單位/公頃（SU/ha），主要受到NE的限制最為顯著（46%區域的TCC由NE決定）。實際載畜量（PCC）主要由家畜貢獻主導（均值為0.51 SU/ha），而野生有蹄類均值僅為0.02 SU/ha，南部放牧壓力顯著高于北部核心保護區。基于GSDI對整個區域進行草畜平衡評估，結果表明36%的區域載畜不足（GSDI<0.5），37%區域實現了草畜平衡（0.5≤gsdi≤1.5），而27%的區域呈現過載（gsdi>1.5），過載區集中于東南部區域（圖2）。該研究首次提出了量化“牧草產量與質量-野生有蹄類食草動物-家畜”平衡狀況的研究框架，為全球自然保護區草畜平衡管理提供了范式。
圖2 量化“牧草產量與質量-野生有蹄類食草動物-家畜”平衡狀況的草地供給-需求指數（GSDI）示意圖
草業與草原學院碩士研究生車蘊玲為論文第一作者，徐一鳴為論文通訊作者。草業與草原學院董世魁教授參與了文章指導和撰寫，碩士研究生秦云夢、周子棟、于點參與了該研究。研究得到國家重點研發計劃(2023YFF1304303)及國家自然科學基金(42001107, 32361143870)的資助。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301479726002641
