《Agronomy》：Sheep Grazing Dynamics in Montado Ecosystem: Holistic and Technological Approach Based on Pasture Monitoring
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粗放畜牧业（extensive livestock farming, ELF）是南伊比利亚半岛地中海地区景观的特征。这些基于旱地牧场的生产系统提供了广泛的服务，并在与集约化农业或其他畜牧生产系统相比时有助于维持环境平衡。葡萄牙的Montado是欧洲自然2000
粗放畜牧业（extensive livestock farming, ELF）是南伊比利亚半岛地中海地区景观的特征。这些基于旱地牧场的生产系统提供了广泛的服务，并在与集约化农业或其他畜牧生产系统相比时有助于维持环境平衡。葡萄牙的Montado是欧洲自然2000网络（Natura 2000 network）下受保护的共同体重要栖息地。这使得任何旨在保护、维护或恢复该生态系统的研究对于确保其可持续管理尤为重要。本研究的主要目标是评估：（i）白云石石灰（dolomitic limestone）施用对土壤pH的影响；（ii）多个土壤参数之间的关系；（iii）放牧偏好和载畜率（stocking rate）对表土压实的影响；（iv）绵羊放牧的时空模式以及牧场生产力、质量和植物区系组成在整个生长季的变化。本研究的实施时间为2023/2024的植被生长季，地点位于Mitra农场（葡萄牙南部）的一个4公顷牧场。实验设计包括四种处理，由石灰施用（施与不施）和载畜率（传统：7只羊ha?1；高：18只羊ha?1）组合而成。在48个采样区监测了绵羊的放牧偏好、土壤压实和肥力、牧场生产力、质量和植物区系组成。结果证实，通过施用白云石石灰改善土壤pH是一种有效但缓慢且渐进的过程。当与通过增加载畜率进行的放牧管理相结合时，观察到几个重要结果：（i）偏好放牧区在土壤踩踏方面未表现出显著差异；（ii）较高的载畜率导致较少的择食性放牧；（iii）土壤改良和较高的载畜率有助于提高牧场的粗蛋白含量；（iv）牧场质量对放牧偏好的影响取决于牧场-放牧周期的阶段。总体而言，这些发现是地中海旱地森林-牧场系统（silvopastoral system）中粗放动物生产可持续性的有前途指标。然而，关于牧草，由于本研究仅监测了一个生长季，需要在未来的研究中验证。
**论文解读：Montado生态系统中绵羊放牧动态与牧场监测的整体性研究**
**研究背景与问题**
粗放畜牧业（extensive livestock farming, ELF）是南伊比利亚半岛地中海地区景观的典型特征，这些系统基于旱地牧场，提供多种生态系统服务，并有助于维持环境平衡。葡萄牙的Montado生态系统覆盖超过一百万公顷，属于欧洲共同体重要栖息地，受Natura 2000网络保护。然而，该区域土壤多为花岗岩发育的浅层石质酸性土，肥力极低，限制了农业生产。气候变化（如升温、降水减少）和土地利用变化（如过度放牧）进一步加剧了草地退化。目前，全世界近一半的草地存在不同程度的退化。为维持Montado生态系统的可持续性，需要采取低成本的土壤改良措施，如施用白云石石灰（dolomitic limestone），但其对牧场生产力和养分利用效率的影响尚不明确，尤其在低经济效益下常被忽视。同时，提高载畜率（stocking rate）可能增加土壤压实风险，但绵羊放牧的压实效应研究较少。此外，低载畜率常伴随强择食性放牧，影响牧场物种平衡。因此，本研究旨在评估：（i）白云石石灰对土壤pH的影响；（ii）土壤参数间的相关性；（iii）放牧偏好与载畜率对表土压实的影响；（iv）绵羊放牧的时空模式与牧场生产力、质量和植物区系组成的关系。论文发表在《Agronomy》。
**主要技术方法**
研究人员在葡萄牙南部的Mitra农场（évora附近）设置4公顷实验区，分为4个处理（T1: 无石灰+低载畜率7只羊ha
?1；T2: 无石灰+高载畜率18只羊ha
?1；T3: 有石灰+高载畜率；T4: 有石灰+低载畜率），每个处理设12个采样区（共48个）。关键技术包括：使用电子锥形贯入仪（FieldScout SC 900）监测土壤圆锥指数（cone index, CI）评估压实；通过电动剪取样测定牧场鲜重、干物质（dry matter, DM）、粗蛋白（crude protein, CP）和中性洗涤纤维（neutral detergent fiber, NDF），计算牧场质量指数（pasture quality index, PQI）；采用全球定位系统（GPS）栅栏和目视观察记录绵羊放牧偏好；利用地统计学（普通克里金）绘制空间分布图；使用Pearson相关、层次聚类、Baker’s伽马距离和广义线性混合模型（GLMM）进行统计分析。
**研究结果**
**3.1 土壤肥力**
- 通过12个土壤参数的相关性矩阵和树状图分析，发现沙与黏土含量极显著负相关，有机质（organic matter, OM）与阳离子交换容量（cationic exchange capacity, CEC）极显著正相关，pH与镁（Mg）、锰（Mn）以及pH与交换性盐基总和（sum of exchange bases, SEB）、盐基饱和度（degree of base saturation, DBS）呈强正相关。
- 各处理间Baker’s距离均≥0.702，表明不同处理区土壤变量相关性结构高度异质，不能忽略处理因素。
- 历史数据（2015–2024）显示，施用白云石石灰的区域（T3、T4）土壤pH从约5.5逐渐升至6.4（2024年10月），而未施区域（T1、T2）基本稳定。
**3.2 放牧偏好模式**
- 累积空间图显示，绵羊在清晨（06:30–11:00）和傍晚（15:30–20:00）活动强烈，中午（11:00–15:30）活动极少，符合昼间放牧典型模式。
**3.3 土壤压实**
- 圆锥指数（CI）在10–20 cm深度显著高于0–10 cm。高、低放牧偏好区之间CI无显著差异（任何日期和深度），但高偏好区CI有较高趋势，需长期监测确认。
**3.4 植物区系组成**
- 2024年5月共鉴定79种植物，最广泛分布的四种为：Erodium moschatum（牻牛儿苗科，40/48采样区）、Diplotaxis catholica（十字花科，36/48）、Cerastium glomeratum（石竹科，35/48）和Trifolium michelianum（豆科，29/48）。
**3.5 牧场生产力与质量**
- 牧场生产力（鲜重、干物质）在12月、2月、4月上升，随后5月、6月下降；高载畜率区生产力显著低于低载畜率区。
- 粗蛋白（CP）和中性洗涤纤维（NDF）随时间变化：CP下降，NDF上升；施用石灰且高载畜率处理（T3）在6月仍保持较高CP，延迟了动物补充需要2–3周。
- 牧场质量指数（PQI）在12月最高（T3区>70%），随后持续下降，6月低于5%。
**3.6 牧场质量指数与放牧偏好的关系**
- Pearson相关分析显示：2月/3月PQI与放牧偏好负相关（r=-0.525，p<0.001）；4月正相关（r=0.511，p<0.001）；5月正相关但较弱（r=0.377，p<0.01）；6月负相关（r=-0.363，p<0.05）。
- 广义线性混合模型（GLMM）证实“日期×PQI”交互作用显著（χ2=12.47，df=3，p=0.006），表明PQI对放牧偏好的影响随季节变化。2月/3月每增加1% PQI，预期放牧偏好降低约3.1%；4月则增加约2.8%。
**讨论与结论**
讨论部分强调：土壤空间异质性源于成土过程与人类活动；施用白云石石灰可有效且缓慢地提高pH，增加交换性盐基和盐基饱和度，改善土壤肥力；高OM（3.0–4.5%）有助于缓冲压实。绵羊放牧对表土压实无显著影响，但高偏好区有趋势，需长期监测。放牧模式受营养质量、物种物候和景观结构（如树荫）共同影响。研究结论（翻译原文第5节）：
本研究评估了在Montado生态系统中，重复施用白云石石灰对土壤理化性质的长期影响，以及这些变化在不同载畜率下如何通过土壤-牧场-动物连续体传递。结果表明，白云石石灰是有效但缓慢的土壤酸度改良策略，可改善土壤肥力，并对牧场动态和放牧行为产生级联效应。四个主要发现：（一）偏好放牧区未显著增加表土压实，表明监测的放牧制度与维持土壤结构完整性兼容；（二）增加载畜率降低了放牧选择性，促进了牧场生物量的均匀利用；（三）土壤改良与高载畜率结合提高了牧场粗蛋白浓度，表明综合管理可同时提升牧场生产力和营养质量；（四）牧场质量对放牧动物空间分布的影响取决于牧场-放牧周期的阶段，凸显了牲畜-牧场相互作用的动态性。由于仅监测一个生长季，结果应视为初步，需多年研究验证。总体而言，本研究证明土壤肥力的改善不仅限于土壤本身，而是通过土壤-牧场-动物连续体产生连锁反应，土壤改良和放牧管理协同作用影响生态系统功能、牧场质量和牲畜性能。未来研究应考察不同气候情景、土壤类型、树密度和放牧强度下的长期响应，并整合生态、农艺、生产和经济指标，以制定更适应气候的管理策略，巩固Montado作为可持续粗放生产的基准系统。
