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研究针对大型草食动物增加导致的草原退化，以日本半自然草原为对象，发现围栏短期有效但长期不利，为草原保护提供依据。
# 围栏在半自然草原草本植物保护中的作用：成效、局限与未来展望
在广袤的大自然中，半自然草原宛如生态拼图里至关重要的一块，它不仅是众多珍稀植物的家园，更是维持生物多样性平衡的关键一环。然而，近年来，大型草食动物数量的不断攀升，给半自然草原带来了前所未有的危机。就像一群不请自来的 “食客”，过度啃食使得草原上那些美味的草本植物数量锐减，植物多样性也随之降低，整个草原生态系统陷入了失衡的困境。
为了拯救这片珍贵的草原生态，来自日本东京大学、林业和森林产品研究所等机构的研究人员，开启了一项极具意义的研究之旅。他们深知，了解围栏对草原草本植物保护的效果，对于制定科学合理的保护策略至关重要。这项研究成果发表在了《Plant Ecology》杂志上，为全球半自然草原的保护提供了宝贵的参考。
研究人员选择了位于日本中部的 Mt. Kushigata 作为研究场地，这里的半自然草原被鹿群的过度啃食所困扰。研究人员在 2010 年和 2011 年分别设置了围栏，并以 1981 年该草原未受鹿群过度啃食时的植被数据作为参照。从 2011 年到 2022 年，他们持续监测围栏内外植物物种组成、开花物种数量等指标的变化。
在研究方法上，研究人员主要运用了以下关键技术：一是实地调查，通过设置多个样方，详细记录不同年份各物种的覆盖度和繁殖情况；二是采用广义相加模型（GAM）进行统计分析，该模型能有效处理时间间隔不相等和变量非线性的问题，帮助研究人员深入探究不同处理对植物群落变化的影响；三是利用 Chao 相异指数和非度量多维缩放（NMDS）等方法，比较不同年份物种组成的差异。
研究结果
- 植物群落变化：研究期间，共记录到 84 种植物。1981 年，草原主要由草原草本植物如 Iris sanguinea 等主导。之后，围栏内外的植物群落发生了显著变化。在围栏 2010 内，Brachypodium sylvaticum 等非草原草本植物最初占优势，但随后减少；Rubus microphyllus var. subcrataegifolius 等灌木和部分草原草本植物增加，不过像 Iris sanguinea 等草原草本植物先增后减。围栏 2011 内，Brachypodium sylvaticum 减少，而 Fragaria nipponica 等非草原草本植物和一些灌木增加，还出现了高大乔木 Betula ermanii。围栏外，Achnatherum extremiorientale 等草原草本植物逐渐减少，Fragaria nipponica 增加。
- 物种组成变化：通过 NMDS 和 Chao 相异指数分析发现，围栏外物种组成与 1981 年相比逐渐偏离；围栏 2010 内，物种组成在 2017 年前趋向于 1981 年，但之后又偏离，其相异指数显著低于围栏 2011 和围栏外。
- 各物种组覆盖度变化：在围栏 2010 和围栏 2011 内，草原草本植物的覆盖度先增加后降低，且围栏 2010 内的覆盖度显著高于围栏 2011 和围栏外。非草原草本植物方面，围栏 2010 内覆盖度下降，围栏 2011 和围栏外相对稳定，且围栏外的覆盖度显著高于其他两者。树木的覆盖度在所有处理中原本都较低，但在 2022 年，围栏 2010 和围栏 2011 内有所增加。
- 繁殖响应变化：围栏 2010 内草原草本植物开花物种数量先增后减，且显著高于围栏 2011 和围栏外。非草原草本植物开花物种数量在不同处理中的变化趋势不同，围栏 2010 内减少，围栏 2011 内稳定，围栏外增加。
研究结论与讨论
综合研究结果来看，围栏对草原草本植物的保护效果在短期和长期存在差异。在围栏设置后的前 8 年，围栏 2010 内草原草本植物增加，物种组成与 1981 年更相似，这表明围栏在短期内能有效减少鹿群啃食，促进草原草本植物的恢复。然而，13 年后，随着灌木等竞争物种的增加，草原草本植物减少，物种组成与 1981 年的相似性降低。这说明长期围栏会导致草原草本植物被竞争物种取代，不利于其保护。
此外，围栏 2011 比围栏 2010 安装时间晚 1 年，其内部草原草本植物恢复更慢，树木和非草原草本植物覆盖度更高。这可能是因为鹿群在前期的高强度啃食对草原草本植物造成了严重破坏，使其恢复困难，同时也更容易受到周边森林树木的入侵。
因此，研究强调了在长期围栏的草原群落中，人为干扰（如割草）对于保护草原草本植物的必要性。合理的人为干扰可以抑制木本植物的生长，维持草原草本植物的多样性。同时，在进行草原保护时，应尽早安装围栏，以减少鹿群啃食对草原草本植物的损害。不过，该研究结果可能受到研究场地为小面积草原斑块和物种组成空间异质性的影响，未来还需要更多的调查和实验来进一步明确相关机制。
这项研究为半自然草原的保护和管理提供了重要的理论依据，帮助我们更好地理解围栏在草原生态系统中的作用，为制定更科学有效的保护策略指明了方向，对于维护全球生物多样性具有重要意义。
