《Rangeland Ecology & Management》：Seasonal and Diurnal Vegetation Cover Preferences by Beef Cattle While Grazing Native Aspen Parkland Rangeland
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摘要：家畜对植被类型的选择对于优化牧场利用和保护至关重要，尤其是在应对季节性觅食条件变化时。本研究于三个生长季（2021–2023年）期间，在植被多样化的草原与北方森林过渡区——白杨公园（Aspen Parkland），考察了肉牛在放牧过程中对植被覆盖类型的偏
摘要：家畜对植被类型的选择对于优化牧场利用和保护至关重要，尤其是在应对季节性觅食条件变化时。本研究于三个生长季（2021–2023年）期间，在植被多样化的草原与北方森林过渡区——白杨公园（Aspen Parkland），考察了肉牛在放牧过程中对植被覆盖类型的偏好。研究人员利用固定在牛身上的全球导航卫星系统（GNSS）追踪项圈和高精度植被地图，通过伊夫列夫选择性指数（Ivlev’s Electivity Index，EI）在多时间尺度（包括夏季与秋季的季节尺度、单个围栏内的放牧期以及昼夜时段）上量化了牛在不同条件下对植被的选择。母牛与小母牛之间的植被选择未发现显著差异（P > 0.05），表明年龄和繁殖状态并未调控植被类型的占用。牛群表现出对不同植被类型的明显偏好与回避模式，且这些模式随时间发生变化。植被偏好在季节间发生转变：夏季牛群主要选择湿地和丘陵草地，同时回避森林和密闭灌丛；秋季牛群对开阔灌丛的占用增加，对森林的回避减弱，对草地的利用减少。尽管在一个放牧期内，牧草生物量和质量会与植被类型相互作用从而改变选择性，但这些结果的方向和幅度并不一致，表明影响植被利用的因素既包括觅食机会，也涉及其他益处。牛群在植被选择上也存在昼夜变化：夜间更多地占用草地，白天则更多地占用森林。本研究为白杨公园牧场内牛的生态学和行为学提供了新颖见解，并强调了维持包含多种植被类型的多样化景观以满足牛在整个放牧季节需求的重要性。
一、研究背景与目的
大型食草动物在放牧过程中展现出复杂的行为决策，这些决策在多个空间尺度（如栖息地与景观）和时间尺度（如季节与年度）上影响其对资源（如牧草和水源）的获取，同时还需满足体温调节、躲避捕食者和社会互动等其他需求。对于追求生产与环境可持续性平衡的畜牧管理者而言，使家畜的资源利用与牧场的资源供给相匹配至关重要。牧场的不均匀利用会改变植物群落组成和结构，进而可能对生态系统功能产生负面影响。然而，选择性行为也使家畜能够优化营养摄入，以适应资源和气候的季节性波动。
在空间异质性高的景观中，家畜对植被的利用变异会增大，因为某些区域对动物的福祉贡献更大。在加拿大北部温带牧场，已有研究表明牛对特定植被类型表现出明显的偏好或回避。例如，在山麓牧场，牛偏好低洼草甸和丘陵草地，而回避针叶林和采伐迹地；在落叶林牧场，牛因幼树再生和木质残渣的阻碍而回避皆伐区，倾向于未采伐的森林。此外，动物年龄、过往经验和繁殖状态均可能影响行为变异，但其在复杂牧场中塑造选择模式的具体作用尚不明确。
关于牛在夏季和秋季表现出的植被类型选择模式，特别是牧场条件变化如何影响这种选择，仍存在知识空白。此外，很少有研究在更精细的时间尺度（如昼夜模式）上考察植被选择的时变规律。因此，本研究旨在：1）比较带犊母牛和小母牛在放牧季节中对植被覆盖类型的使用情况；2）确定牛在年度、季节和昼夜尺度上偏好和回避的植被类型；3）评估觅食条件变化对植被利用的作用。
二、关键技术方法
研究人员在加拿大阿尔伯塔省大学罗伊·伯格·金塞拉研究牧场（University of Alberta Roy Berg Kinsella Research Ranch）进行了一项为期三年（2021–2023年）的研究。研究使用了全球导航卫星系统（GNSS）追踪项圈（Lotek GPS 3300和Lotek LiteTrack 420）记录牛的位置数据，并通过搭载激光雷达（LiDAR）和多光谱传感器的无人机获取高分辨率遥感影像，结合随机森林（Random Forest，RF）分类器生成总体精度达92.8%的五类植被覆盖图（湿地、丘陵草地、开阔灌丛、密闭灌丛和森林）。采用伊夫列夫选择性指数（Ivlev’s Electivity Index，EI）定量计算牛对各植被类型的选择性，并运用线性混合效应模型分析不同因素（年龄、年份、季节、亚时期和昼夜时段）对选择性的影响。
三、研究结果
年龄相关的植被利用：母牛与小母牛对比
2022年夏季和秋季的数据显示，牛年龄类别与植被类型之间在选择上无交互作用（夏季：F4, 216 = 1.61, P = 0.158；秋季：F4, 203 = 1.33, P = 0.255）。这表明母牛和小母牛在植被类型选择上无显著差异，年龄和繁殖状态并非调控因素。
季节性、年份和放牧期内的植被选择
牛群的选择模式呈现出显著的植被×年份、植被×亚时期以及植被×一天中时间的交互作用，且在夏秋两季均存在。总体上，夏季牛群明显偏好湿地和丘陵草地，回避森林和密闭灌丛；秋季牛群对开阔灌丛的占用增加，对森林的回避减弱，对草地的利用减少。虽然牧草生物量（ANPP）和质量（粗蛋白CP、中性洗涤纤维NDF）在放牧期内与植被类型相互作用影响了选择性，但结果方向和幅度不一致，表明除了觅食机会外还有其他因素（如体温调节、躲避昆虫等）在起作用。
昼夜植被选择
牛群的植被选择呈现显著的昼夜变化模式。夜间，牛对草地的占用率增加；白天，对森林的占用率增加。这可能是由于森林在白天提供遮荫以利于体温调节，而夜间草地更凉爽且便于觅食。
四、讨论与结论
本研究表明，在白杨公园这一植被多样的牧场中，肉牛表现出高度动态的植被类型选择行为，其模式随季节、放牧进程和昼夜节律而变化。研究发现，维持包含湿地、草地、开阔灌丛和森林等多种植被类型的多样化景观，对于满足牛在整个放牧季节的不同需求（如高质量牧草、遮荫环境等）至关重要。研究结论强调，牧场管理应重视景观异质性的保护，以促进家畜的均衡利用和牧场生态系统的健康。
