自由放牧牛马对新森林地区重播草地土壤与植被的长期影响机制及生态意义

本研究针对自由放牧牛马对英国新森林地区重播草地长期生态影响展开分析，通过75年植被与土壤数据追踪，揭示放牧动物通过选择性采食、排泄物养分转移（如磷P输出）驱动植被演替（如Agrostis capillaris取代Lolium perenne），为景观尺度生态管理提供理论依据。

　　

在英国南部的新森林国家公园，一片由威廉一世于1079年划定的古老生态系统中，隐藏着一场持续75年的“草地变形记”。1947至1958年间，为改善牲畜饲料资源，当地将贫瘠的酸性草地翻耕后播种牧草（如多年生黑麦草Lolium perenne和白三叶草Trifolium repens），形成被称为“重播草坪”的人工草地。然而，当围栏拆除、牛马自由放牧后，这些草地的命运发生了戏剧性转折——从营养丰富的牧场逐渐退化为以细弱剪股颖Agrostis capillaris和菊科植物为主的贫瘠草地，甚至被石楠Calluna vulgaris入侵。这一现象引发了生态学家对自由放牧动物如何塑造大尺度景观的思考。

为揭示这一生态谜题，研究人员整合了跨越75年的植被调查、土壤分析及动物行为数据。通过历史资料对比和现代采样（如2010年土壤磷P测定），发现重播草坪的植被演替呈现三阶段特征：初期（1963年前）播种物种占优；中期（1979年）耐牧物种Agrostis capillaris覆盖率达43.1%；后期（1996年后）石楠类植物入侵。这种变化与土壤磷的持续流失密切相关——每年通过牲畜排泄物和个体转移输出的磷高达0.3 kg/ha，导致土壤有效磷降至3 mg/kg以下。

关键方法
研究采用时空替代法，对比不同时期（1963-2023）20个重播草坪的植被组成（Braun-Blanquet盖度评估）和土壤参数（Olsen法测磷）。动物行为数据来自历史记录和GPS追踪，统计粪便分布以量化养分转移。

研究结果

1. 植被演替的三部曲：从播种牧草到耐牧杂草（Hypochoeris radicata），最终向石楠荒地转变，生产力下降60%。
2. 土壤磷的隐形流失：75年间磷输出总量相当于初始施肥量的82%，尿液（N:P>100）与粪便（N:P<5）的差异加剧了养分空间异质性。
3. 动物行为的生态杠杆：牛马对草坪的选择性利用形成“采食-排泄”空间解耦，夜间聚集区土壤磷比采食区高2.4倍。

结论与意义
这项发表在《Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics》的研究首次证明，自由放牧家畜可通过“养分再分配工程师”角色驱动生态系统长期演变。其意义在于：

1. 生态管理启示：验证了低强度放牧可作为降低土壤P的工具，为过度施肥草地的生态修复提供参考；
2. 景观多样性机制：动物行为创造的养分异质性（如石楠入侵边缘）能提升生物多样性，支持“保护性放牧”策略；
3. 历史档案价值：完整记录了人类干预-自然过程互作的世纪尺度案例，填补了长期生态学研究空白。正如作者Edwards Peter强调的，这项研究“揭示了牲畜不仅是植被消费者，更是景观尺度上的生态过程调控者”。