野生有蹄类放牧对夏威夷群岛牧场牧草产量的影响

《Rangeland Ecology & Management》：The Impact of Wild Ungulate Grazing on Rangeland Forage Production in the Hawaiian Islands

　　

入侵性野生有蹄类动物因其对生态系统功能和与本地物种竞争的影响而引起全球关注。许多岛屿系统缺乏大型本土捕食者来控制野生有蹄类种群数量，这加剧了这些不利影响，尤其是在农业用地上。在整个夏威夷群岛，约有404 686公顷土地用于畜牧生产，然而轴鹿（Axis axis）、欧洲盘羊（Ovis musimon）、野猪（Sus scrofa）和野山羊（Capra hircus）的过度丰富已导致过度放牧、沉积物径流增加、入侵植物扩散和生态系统健康下降，威胁到世代相传的牧场经营可持续性。本研究考察了野生有蹄类放牧和立地条件对夏威夷岛和毛伊岛牧场牧草产量的影响，并评估了植物群落组成与野生有蹄类相对多度之间的关系。研究人员采用红外触发相机、放牧排除围栏和样线截距采样法来测量野生有蹄类检测次数、牧草产量和植物群落组成。在模型平均结果中，海拔是牧草产量的主要环境驱动因子（β = 594.44, SE = 238.21, P = 0.013），而野生有蹄类多度呈负效应但不显著（β = ?18.90, SE = 17.81, P = 0.289）。以禾草、杂类草、灌木和裸地为功能群特征的植物群落组成，在研究点之间并不能显著预测野生有蹄类的相对多度。尽管海拔是牧草产量的主导预测因子，但66%的研究点仍记录到植被损失，这与牧场主最近关于野生有蹄类对牧场经营造成重大影响的报告一致。这些发现强调了野生有蹄类对牧草资源的生态影响，突显了其在牧场中的广泛扩张，并强调了需要采取针对具体地点的管理策略来减轻其影响。

入侵性野生有蹄类在全球范围内对生态系统功能和本地物种竞争造成严重负面影响，但将其影响定量为植被生物量损失仍具挑战。夏威夷群岛缺乏大型本土捕食者，野生有蹄类种群失控，对牧场造成过度放牧、水土流失、入侵植物扩散等威胁，迫使牧场主减少25%–30%的牲畜饲养量。此前研究多集中于自然生态系统，对牧场牧草损失的定量研究不足。研究人员因此以夏威夷岛和毛伊岛四个合作牧场为研究区域，于2023年6月至2024年3月共调查35个样点（夏威夷岛15个、毛伊岛20个），旨在回答两个问题：野生有蹄类放牧和立地条件（降雨、海拔）对牧草产量的影响；植物群落组成与野生有蹄类相对多度是否相关。

主要关键技术方法：研究人员采用红外触发相机阵列（每样点6台，间距50 m，两列三台）记录动物活动并计算相对多度指数（RAI）；使用MegaDetector目标检测模型与Timelapse软件辅助物种识别；每样点随机放置3个1 m²放牧排除围栏，通过围栏内外牧草生物量差值量化牧草损失；采用0.22 m²采样环齐地刈割活体植被，65°C烘干3 d后称重并换算为kg/ha；用样线截距法（3条100 m样线，每米记录一次）测定植物功能群盖度；数据分析采用线性混合效应模型、MuMIn模型平均和glmulti自动模型选择。样本来源为夏威夷岛Ranch A/B和毛伊岛Ranch C/D共35个样点。

研究结果：
（1）野生有蹄类检测：夏威夷岛检测到野猪（73%样点）、欧洲盘羊（73%样点）和野山羊（13%样点），未检测到野绵羊；毛伊岛检测到轴鹿（95%样点）、野猪（75%样点）和野山羊（5%样点），其中轴鹿检测照片达92 152张，最大群为127只，为所有样点中最高。
（2）海拔主导牧草产量：线性混合效应模型和模型平均显示，海拔是牧草产量的唯一显著预测因子（β = 594.44, SE = 238.21, P = 0.013），高海拔样点牧草产量更高；野生有蹄类多度呈负效应但不显著（β = ?18.90, SE = 17.81, P = 0.289），降雨及交互项均不显著。
（3）牧草损失与物种关系：66%的样点出现植被损失；毛伊岛野生有蹄类总RAI与牧草损失呈正相关，夏威夷岛呈负相关，但均不显著；轴鹿主导样点的预测牧草产量比无有蹄类暴露区显著低686 kg/ha（P = 0.0056），野山羊低681 kg/ha（不显著），欧洲盘羊和野猪与排除区无显著差异。
（4）植物群落与有蹄类多度：以禾草、杂类草、灌木、裸地盖度和降雨为预测变量的广义线性模型选择中，最优模型为零模型，说明植物群落组成不能显著预测野生有蹄类相对多度，野生有蹄类可能为机会主义取食者。
（5）牧场退化迹象：31%的样点非期望植物覆盖超过25%，69%的样点存在入侵性有毒杂草火草（Senecio madagascariensis），11%的样点裸地覆盖超过35%，表明部分牧场已向高度改变的退化状态转变。

讨论总结：该研究是夏威夷群岛首个针对牧场牧草损失与野生有蹄类关系的野外研究。海拔对牧草产量的主导影响可能与温度、土壤肥力和植被结构随海拔变化有关；模型权重接近表明有蹄类放牧与海拔的相对影响存在不确定性，历时多年的干旱可能干扰了降雨效应。不同岛屿和物种的效应差异表明需考虑物种特性和立地条件。轴鹿和野山羊与牧草减产相关，应作为优先控制对象；围栏只能局部保护特定牧场，不能减少整体种群数量，需结合扩大狩猎、诱捕和空中移除等景观尺度措施。研究局限包括野山羊样本量较小、单次监测时间短（最短13 d）等。一项全州性调查独立估算野生有蹄类损害、控制和修复的年成本为360万–750万美元，另需200万美元以上的前期围栏成本。

结论翻译：这些发现强调了野生有蹄类对牧草资源的生态影响，凸显其在牧场中的广泛扩张，并表明需采取针对具体地点的管理策略以减轻其影响；在缺乏自然天敌的岛屿环境中，定向清除野生入侵有蹄类对于保护当地粮食生产尤为必要。