初始体重对半干旱大平原牧区架子牛生长季增重的影响研究

本研究针对半干旱西部大平原牧区架子牛初始体重是否影响夏季放牧增重这一关键问题，通过10年数据（2014-2023年）对2,162头架子牛（初始体重222.7-370.0 kg）进行分析。结果表明，初始体重对增重无显著影响（P=0.61），但春季降水（4-6月）与牧场生产力（低/高）存在二次关系（P<0.0001）。平均增重为135 kg·steer?1，降水减少50%时低生产力牧场增重下降55%。该研究为牧场主提供了科学的体重管理依据，对优化放牧策略和经济效益具有重要意义。

　　

在美国西部大平原的牛肉生产体系中，架子牛（stocker steers）的夏季放牧增重是影响经济效益的关键环节。牧场主长期面临一个核心问题：初始体重不同的牛只在生长季是否会产生差异化的增重表现？这一问题的答案直接影响采购策略、市场定价和饲养规划。尽管既往研究探讨了放牧率（stocking rate）、放牧管理、补饲等因素对增重的影响，但关于初始体重（entry weight）的作用仍不明确。尤其在现代育种技术导致牛只初始体重显著提升的背景下（从1940年代的175 kg增至2010年代的285 kg），这一问题的现实意义更加凸显。

为解答这一问题，美国农业部农业研究局的Justin D. Derner团队在《Rangeland Ecology 》发表了为期10年（2014-2023）的大规模实证研究。该研究基于科罗拉多州北部短草草原（shortgrass steppe）的协作适应性放牧管理（CARM）实验平台，通过对2,162头架子牛（初始体重范围222.7–370.0 kg）的监测，系统分析了初始体重、春季降水（April–June）和牧场生产力（以生态位点划分的低/高生产力牧场）对夏季放牧增重的影响。

研究采用的关键技术方法包括：1）基于遥感技术的植被生产力估算，通过归一化植被指数（NDVI）计算光合有效辐射吸收比例（fPAR）并转化为地上植物生产力（aboveground plant productivity）；2）使用缩水体重（shrunk weights）精确测定个体增重；3）广义线性混合模型（Proc Mixed in SAS v9.4）统计分析，以放牧率为随机效应，检验初始体重、降水、牧场生产力及其交互作用的显著性。

结果

气象与生产力背景

春季降水十年均值为146 mm，变异幅度达3.4倍（67.6–228.6 mm）。高生产力牧场的地上植物生产力均值（1,757 kg·ha^?1）显著高于低生产力牧场（1,314 kg·ha^?1），变异幅度分别为3.5倍和3.1倍。

初始体重与增重关系

初始体重分布呈正态分布（均值约300 kg），但统计分析表明其与夏季增重无显著关联（P=0.61）。无论春季降水水平或牧场生产力如何，初始体重均未表现出交互效应（三阶交互P=0.14；二阶交互均P>0.30）。

降水与生产力的二次关系

增重与春季降水及牧场生产力存在显著二次关系（P<0.0001）。增重在降水达180 mm时达到峰值，此后随降水增加略有下降。低生产力牧场在降水不足时表现更敏感：降水低于120 mm时，增重下降较高速率；降水减少50%（68 mm）时，低生产力牧场增重下降55%，而高生产力牧场下降40%。反之，降水增加50%（204 mm）仅带来15–20%的增益，且降水超过230 mm后因 forage quality 下降（茎叶比升高）导致增重受限。

讨论与结论

本研究否定了“初始体重影响夏季增重”的假设，揭示了降水与牧场生产力的非线性调控作用。其核心结论包括：1）牧场主可预期架子牛平均增重135 kg·steer^?1，无需担忧初始体重差异；2）春季降水不足时低生产力牧场风险更高；3）降水过量时 forage quality 下降成为增重限制因子，建议在4–6月降水超过170 mm时通过蛋白质补充策略改善营养平衡。

该研究为半干旱牧区的适应性管理提供了科学依据：牧场主可结合决策支持工具（如Grass-Cast预报）和气候相位（PDO/ENSO）动态调整放牧策略。成果对优化牛肉生产链条、降低经营风险及应对气候变化具有重要意义，尤其为初始体重选择提供了长期缺失的基准参考。