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本文针对农业系统应对环境风险能力不足的问题,研究混合反刍兽群的稳健性与适应性。运用生存理论模型,发现经济约束影响种群结构,群体规模和成年牛比例是关键驱动因素,为农业生态转型提供理论支撑。
在气候变化与农业转型的双重挑战下,现代专业化畜牧系统的脆弱性日益凸显。极端天气频发、农产品价格波动以及化石能源短缺等问题,使得以单一物种为主的养殖模式难以应对复杂的环境扰动。例如,欧洲农业在经历政策调整与市场波动后,传统专业化农场面临生产力与抗风险能力的双重瓶颈。如何提升农业系统的韧性,成为全球可持续农业领域的核心议题。此时,混合反刍动物群的生态价值逐渐受到关注,其通过物种间互补性优化资源利用、缓冲环境冲击的潜力,为破解上述难题提供了新思路。基于此,法国国家农业、食品与环境研究院(INRAE)的研究团队围绕草地系统中混合反刍动物群的适应性与稳健性展开深入研究,相关成果发表于《Agricultural Systems》。
该研究采用生存理论(Viability Theory)建模方法,结合长期实验数据,分析奶牛 - 绵羊混合群对气象和经济风险的响应机制。研究以法国 INRAE ASTER 实验站的有机农场为案例,构建包含种群状态(如奶牛、母牛、母羊等生理阶段)、管理控制(更新率、淘汰率)和风险因素(干旱 / 湿润气候、产品价格波动)的动态模型,通过量化适应性(系统维持可接受状态的管理决策能力)和稳健性(扰动下维持性能的能力),揭示群体结构的驱动作用。
3.1 经济约束:混合群的核心限制因素
模拟表明,经济约束(C*)是影响生存核(Viability Kernel)体积的主要因素。随着 C * 从 15k 升至 200k,可行群体组合范围缩小,高约束下仅高比例牛群可维持生存。经济失效是群体不可行的主因(占比 63%-95%),而动物数量限制仅在低约束时起作用。这表明混合群的经济产出能力直接决定其生存阈值。
3.2 稳健性的驱动因素
群体规模对稳健性(Rob)有正向影响,低经济约束时群体组成灵活性更高,而高约束(>90k)时牛群主导结构更稳健。成年牛比例是关键驱动因素,无论经济条件如何均提升稳健性;母羊比例在 C*≤130k 时促进稳健性,高约束下作用消失。这说明成年个体的生理稳定性是抗风险的基础。
3.3 适应性的驱动因素
适应性(Adapt)与经济约束呈非线性关系:低约束时小群体、混合结构更具优势,高约束时大群体、牛群主导结构更优。母羊羔羊比例对适应性有正向作用,可能与绵羊的短周期管理特性相关。稳健适应性(AdaptRob)则依赖牛群规模与成年牛比例,混合群在低约束时存在协同效应,高约束时纯牛群更具稳定性。
研究证实,经济预期是塑造可行群体结构的核心力量,群体规模与成年牛比例是稳健性的关键驱动因素,而混合结构仅在低经济需求时提升适应性。生存理论模型为量化农业系统韧性提供了新工具,其整合种群动态、管理决策与风险因素的能力,有助于解析复杂系统的涌现特性。
该研究挑战了传统专业化养殖模式的单一性,为农业生态转型提供了双重启示:一方面,政策制定需关注混合系统在低经济压力下的生态价值,通过补贴与技术支持促进小规模多样化养殖;另一方面,高投入场景中需优化种群结构,以成年牛为核心构建稳健型生产单元。此外,研究提出的适应性 - 稳健性权衡机制,为未来多尺度农业系统建模(如整合牧草资源、农户管理策略)奠定了理论基础,助力构建气候智能型畜牧业体系。