《Rangeland Ecology & Management》：Precipitation and Grazing Utilization Influence Postfire Herbaceous Plant Cover: A Meta-Analysis on Grazing After Fire
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在野火或计划烧除（prescribed fire）之后，牧场植被的恢复对于重建野生动物栖息地、生态系统服务以及放牧价值是一个关键的考量。牧场管理者需要知道火后何时恢复放牧，以保护牧场资源并实现管理目标。为阐明这一问题，研究人员对已发表的关于火后放
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在野火或计划烧除（prescribed fire）之后，牧场植被的恢复对于重建野生动物栖息地、生态系统服务以及放牧价值是一个关键的考量。牧场管理者需要知道火后何时恢复放牧，以保护牧场资源并实现管理目标。为阐明这一问题，研究人员对已发表的关于火后放牧对植被恢复作用的研究进行了Meta分析（meta-analysis）。通过对两个科学数据库的检索，共找到18篇信息充分且具有可比性的文献，其中大部分来自美国西部。为比较效应量（effect size），研究人员进行了Meta回归（meta-regression），使用的调节变量（moderators）包括降水、放牧利用率（grazing utilization）、火烧季节、火后禁牧年数、火烧严重度以及放牧动物类型等。研究发现，火后数年内放牧与未放牧区域相比，会使多年生禾草盖度（perennial grass cover）略有降低，但放牧动物类型没有影响。降水的增加和放牧利用率的降低缓和了这种盖度降低效应。随着火后年数增加，放牧样地中多年生禾草盖度略有下降。火后禁牧对多年生禾草盖度没有影响。与未放牧区域相比，火后放牧降低了一年生禾草盖度（annual grass cover），且该效应随降水和放牧利用率的不同而变化。火后放牧对本土杂类草盖度（native forb cover）没有影响，但春季火烧后杂类草盖度增加，夏季火烧后则降低。在本分析中，火后数年内放牧不影响草本植物生产力（herbaceous production）。该研究综合了火后放牧对植被影响的效应，并描述了当前知识的空白。研究人员建议在未来的研究中纳入牲畜管理信息，包括放牧时间和强度以及禁牧的季节和持续时间。
论文解读
一、研究背景与意义
火灾是牧场中自然且常见的现象，有管理的火烧也是恢复牧场、降低燃料负荷或实现其他管理目标的工具。然而近几十年来，全球范围内野火的规模、严重度和成本都在增加，美国西部大面积的山艾（sagebrush，Artemisia spp.）牧场尤其受到影响。火后促进牧场恢复可能代价高昂、耗时且结果往往难以预测。在美国西部，以旱雀麦（cheatgrass，Bromus tectorum）为代表的一年生入侵禾草在野火后可能大量扩散，许多机构花费大量时间和资金重建本土多年生禾草或灌木。因此，多年生禾草盖度成为判断火烧迹地是否恢复的关键决策指标，因为多年生禾草在干扰后的生态系统韧性以及抵抗一年生禾草入侵方面发挥着重要作用。
对于许多公共土地管理机构而言，火后恢复取决于具体的管理目标。例如，爱达荷州2015年的大艾草松鸡管理计划要求火烧区域在植被恢复前禁止牲畜放牧，补播区域至少禁牧两个生长季。美国林务局 Salmon-Challis 国家森林管理计划则要求山地大叶山艾和禾草类型的地面盖度达到54%至63%后方可恢复放牧。实际上，联邦土地上的许多区域在火后至少禁牧两个生长季，干燥环境可能更长。然而，这种火后限制放牧的“经验法则”在政策文件中被反复引用，但其作为广泛规则的合理性受到质疑，因为火后植物恢复因植物种类、火烧季节、火烧强度等因素而异。
火后数年不让牲畜进入牧场对畜牧生产者影响巨大，他们可能需要大幅降低载畜率，或承担转移到其他牧场、提供干草和补饲的额外成本。尽管牧场火后响应的科学研究已有数十年历史，但结果差异导致制定出可能不适合特定地点的宽泛政策。早期研究如 Blaisdell（1953）建议延迟放牧1年以利于多年生禾草恢复，Wright 等（1979）建议计划烧除区域回避两个生长季，Bunting 等（1987）建议1年禁牧加1个季节的延迟放牧。但近期研究显示，火后第一个生长季将放牧推迟到秋季或休眠季节并不会伤害多年生丛生禾草。多项研究表明火后放牧对植被的影响结果多样，说明制定管理计划或机构政策时需要考虑其他因素。为填补这一知识空白，研究人员开展了这项Meta分析，旨在回答火后放牧如何影响植被恢复，特别是本土多年生禾草、一年生外来禾草、本土杂类草和草本植物生产力，以及哪些因素影响这种恢复。
二、研究设计与方法
研究人员于2024年8月在Web of Science和EBSCO两个科学数据库进行了文献检索，使用特定检索参数，筛选出452篇文章，最终18篇具有足够信息的研究纳入Meta分析，大部分位于美国西部，其中大量位于山艾牧场。从文献中提取了四个关注指标的均值、标准差和样本量，使用Hedge's d 计算标准化均数差（standardized mean difference, SMD）来估计效应量，并包含小样本校正因子。研究人员进行了Meta回归，纳入的预测变量包括降水、温度、土壤、海拔、火烧季节、火烧严重度、火前植被、放牧利用率、火后禁牧年数、测量时的火后年数（years postfire, YPF）以及放牧动物类型（绵羊或牛）。其中，降水和温度数据在研究中未报告时通过ClimateEngine（使用gridMET）获取，报告研究前20年的长期年平均。放牧利用率在不同研究中报告方式不一，研究人员将其统一转换为共同的放牧利用率，采用“轻微”（6%-20%）、“轻度”（21%-40%）、“中度”（41%-60%）和“重度”（61%-80%）的标准术语。所有统计分析在R中使用 metafor 包完成，从随机效应模型开始，评估多水平模型，使用Akaike信息准则（AIC）比较模型性能，采用逆方差方法计算效应估计，使用限制最大似然估计真实效应量的方差（τ2），通过 Q 评估真实效应量是否存在过度变异，报告 I2 作为研究间异质性指标，使用影响分析确定异常值，通过漏斗图和Egger检验评估发表偏倚。
三、研究结果
本土多年生禾草响应
从12项研究中提取了35个处理效应。基础混合效应Meta回归模型显示，火后放牧对多年生禾草盖度有轻微负效应（SMD = ?0.28 ± 0.09, P < 0.01），95%置信区间为?0.47至?0.09，表明效应可能为中度至微弱。Meta回归发现降水、放牧利用率和火后年数是显著变量。降水具有小而正的效应，表明增加降水可将火后放牧的效应从减少多年生禾草盖度转为增加盖度。放牧利用率具有负效应，增加放牧利用率可将效应从增加转为减少多年生禾草盖度。火后年数具有小而负的效应，表明随着火烧后时间增加，与未放牧对照相比，本土多年生禾草盖度出现轻微下降。其他变量如火后禁牧年数、动物类型或火烧严重度对多年生禾草盖度没有显著影响。当年均降水超过50 cm时，火后放牧对多年生禾草盖度的效应为轻微至无；年均降水30-50 cm时为轻微至中度效应；年均降水低于30 cm时为中度至大效应。放牧利用率低于30%时对多年生禾草盖度有轻微至无效应。
外来/入侵一年生禾草响应
从10项研究中提取了23个处理效应。基础模型发现火后放牧对一年生禾草盖度有轻微负效应（SMD = ?0.15 ± 0.08, P = 0.08），95%置信区间为?0.33至0.02，表明可能存在轻微负效应至无效应。显著变量包括放牧利用率与降水的组合，包含交互项。交互项表明火后放牧对一年生禾草盖度的效应随年均降水和放牧利用率而变化。在较低降水水平（< 40 cm/年）下，低放牧利用率对一年生禾草盖度有中度至强负效应；但在较高放牧利用率下则出现中度正效应。在较高降水水平（> 50 cm/年）下，高放牧利用率对一年生禾草盖度有中度至强负效应，而低利用率则表现为中性至轻微正效应。中度放牧在年均降水超过30 cm前对一年生禾草盖度无效应，之后则产生轻微至中度负效应。
本土杂类草响应
从11项研究中提取了34个处理效应。基础多水平模型未显示火后放牧对本土杂类草盖度有显著效应（SMD = 0.06 ± 0.07, P = 0.45），95%置信区间为?0.09至0.20，表明从轻微负效应到轻微正效应。添加变量后，仅火烧季节对本土杂类草盖度有显著效应且效应可变。春季火烧后火后放牧对本土杂类草盖度呈中度正效应（Spring = 0.48 ± 0.12, P < 0.01），夏季火烧有轻微负效应（Summer = ?0.28 ± 0.16, P = 0.09），秋季火烧无显著效应（Fall = 0.01 ± 0.07, P = 0.95）。
草本植物生产力
从5项研究中提取了16个处理效应。基础多水平模型未显示火后放牧对草本植物生产力有显著效应（SMD = ?0.12 ± 0.13, P = 0.39），95%置信区间为?0.39至0.16，表明可能存在中度负效应至轻微正效应。没有变量对生产力有显著效应。
四、讨论与结论
这项包含18项研究的Meta分析表明，火烧迹地草本植物盖度对火后放牧的响应因年均降水和放牧利用率而异。火烧季节和火后年数等其他变量也影响火后放牧对多年生禾草盖度、一年生禾草盖度和本土杂类草盖度产生负效应、正效应或无效应。比较火烧后放牧与火烧后未放牧的研究时，研究人员发现年度草本植物生产力没有差异。火后禁牧年数、放牧动物类型和放牧时间、火烧严重度以及土壤对结果没有可观察的效应。
关于降水调节作用，火后放牧后多年生禾草盖度随年均降水增加而增加，表明在降水较高地区火后放牧对多年生禾草盖度影响较小甚至可能为中性。较高降水可带来更高的多年生禾草生产力，也带来更强的野火韧性和对旱雀麦入侵的抵抗力。但在高降水区，一年生禾草利用火后额外资源的能力可能使其在竞争中胜过多年生禾草，特别是频繁火烧创造多次建植机会时。
关于放牧利用率，火后低水平放牧利用率在更干旱环境中增加了多年生禾草盖度并减少了一年生禾草盖度。增加放牧利用率降低多年生禾草盖度但在高降水区减少一年生禾草盖度。高水平的去叶可降低多年生丛生禾草存活率，多年生禾草和本土杂类草的减少可能促进外来一年生禾草的建植。
关于火烧季节，火烧季节影响本土杂类草盖度但不影响多年生禾草或一年生禾草盖度。春季火烧后放牧增加本土杂类草盖度，夏季火烧后略有下降，秋季火烧后无效应。
关于火后年数，随着火烧后时间增加，火后放牧导致多年生禾草盖度轻微下降。该效应似乎受一项长期研究影响，也可能与长期禁牧、植被演替、灌木盖度增加导致的灌木-禾草竞争增强等因素有关。
研究存在的空白包括：火后放牧研究总体数量仍然较少；缺乏火后补播区域的放牧研究；缺乏偶然放牧利用（如驱赶动物穿过火烧区域）的研究；野生动物对火烧区域的利用与牲畜的联合影响记录不足。研究人员建议所有包含放牧因素的研究记录实际放牧利用率测量值以及牲畜数量和放牧时间，建议在未来的研究中测量和报告火烧严重度，并鼓励建立长期研究以更好地理解火后放牧效应。
管理启示方面，制定火后放牧管理计划时仍需考虑场地特定条件。火后低水平放牧（利用率低于30%或轻度利用）对多年生禾草盖度影响低至中性。在高降水区（> 50 cm），火后禁牧可能并非保护多年生禾草盖度所必需。低水平放牧可能有助于在低降水区（< 50 cm）减少一年生禾草盖度。在高降水区，增加放牧利用率可作为控制外来一年生禾草的工具。春季火烧后放牧对本土杂类草盖度有积极影响。研究未发现火后放牧对草本植物生产力有影响。
