刚果西部小农系统中散养山羊采食区农业生态系统隔室识别与评价研究

《Veterinary and Animal Science》：Identification and evaluation of agroecosystem compartments as forage sources for free-ranging goats in smallholder farming systems of western Democratic Republic of Congo

　　本研究针对刚果西部小农系统中散养山羊的采食资源利用问题，通过整合GPS追踪、无人机测绘和直接观察技术，识别并评估了农业生态系统隔室作为山羊饲料来源的作用。研究揭示了高度异质化的景观结构，确定了57种牧草物种，并量化了不同隔室对山羊日干物质摄入量和牧草多样性的贡献。该研究为理解山羊在养分循环中的作用和制定可持续的农牧系统管理策略提供了关键依据。

　　

在撒哈拉以南非洲的广袤土地上，小农户们世代依靠着传统的农牧结合系统维持生计。其中，山羊因其卓越的适应性和低投入需求，成为无数农村家庭的重要资产。这些山羊通常以自由放养的方式，在由农田、休耕地、天然牧场和村落周边组成的复杂景观中自行觅食。然而，一个长期存在的知识空白是：这些看似杂乱的农业生态系统究竟是如何支撑山羊的日常营养需求的？不同的景观区域对山羊的饮食贡献是否均衡？回答这些问题，对于理解山羊在生态系统养分循环中的作用、优化牧场管理、乃至缓解因牲畜侵入农田而引发的农牧民冲突都至关重要。

正是在这样的背景下，由Alain Ndona领导的研究团队在《Veterinary and Animal Science》上发表了他们的研究成果。为了解开散养山羊的采食奥秘，研究人员在刚果民主共和国西部的四个村庄（Masamuna, Mosango, Ngeba, Kikola）展开了一项精细的研究。他们选取了12只成年母山羊，为它们佩戴上GPS项圈，以便每5分钟记录一次位置。同时，每只山羊由两名观察员陪伴，一人用秒针和记录表详细记录采食地点、消耗的牧草种类和采食时间，另一人则用索尼摄像机捕捉山羊的啃食行为。此外，研究还动用了无人机进行航空摄影，生成高分辨率的正射影像图，用于绘制和表征山羊利用的农业生态系统地图。通过这种“天地协同”的观测网络，研究人员得以将山羊的运动轨迹与土地利用地图精确叠加。为了量化采食量，他们采用了手工模拟采食法来估算每口采食量，并结合视频分析得出的采食频率和采食时间，最终计算出每日干物质摄入量。采集的牧草样本被送往实验室，分析了中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、粗蛋白质含量和体外消化率等关键营养指标。

研究结果

农业生态系统隔室的识别与表征

无人机测绘揭示了一个高度碎片化的农业生态系统景观。研究区域被划分为五个明确的采食区隔室：农田（活跃耕作的土地，占6.1%–14.8%）、休耕地（占2.7%–12.5%）、牧场（以草本植物为主的自然植被，占36.4%–69.7%）、残余物供应区（如院落、场院等缺乏植被覆盖但提供作物残余或家庭有机废弃物的区域，占9.8%–46.7%）以及绿篱（用作地块边界的木本或草本多年生植物带，占0.1%–5.4%）。这些景观的斑块密度很高，每公顷有24到54个斑块，香农多样性指数在0.94至1.19之间，表明了显著的异质性。

山羊的牧草物种多样性

在自由放养条件下，山羊共采食了57种牧草物种。其中，禾本科植物占17%（10种），豆科植物占9%（5种），其余74%（42种）分布在31个不同的植物科中。这些物种的生命形式多样，包括草本、灌木和乔木，山羊采食的部位也涵盖了叶片、茎秆、块茎乃至树皮等多种器官。详细的营养成分分析显示，不同物种以及同一物种在不同季节的营养价值存在显著差异，例如豆科植物和部分非豆科植物（如西番莲、藜等）的粗蛋白质含量可高达30%-40%。

山羊日粮的数量与质量

山羊的日粮组成表现出明显的站点和季节差异。每日干物质摄入量在每公斤活重20至25克干物质之间，雨季的摄入量、采食物种多样性和日粮消化率均显著高于旱季。在站点间，Masamuna和Mosango站点山羊日粮的物种多样性最为丰富。尽管各站点间粗蛋白质含量无显著差异，但纤维成分和消化率则显示出一定的空间变化。

不同隔室对日粮的贡献

分析表明，农业生态系统中的不同隔室对山羊日粮的贡献是不均衡的。农业用地（农田和休耕地）和牧场是主要的贡献者，共同提供了日干物质摄入量的绝大部分（雨季约72%，旱季约64%）和最多的牧草物种多样性。残余物供应区在旱季的重要性上升，而绿篱的贡献在两个季节都相对较小。在时间分配上，山羊将大部分采食时间花费在了牧场和农业用地上。

讨论与结论

这项研究首次综合运用现代技术手段，精细地描绘了刚果西部小农系统中散养山羊与农业生态系统之间的互动关系。研究结果证实了最初的假设：散养山羊确实利用多个农业生态系统隔室，但这些隔室的贡献是不均衡的。牧场和农业用地是核心的采食区域，其广阔的面积和丰富的植物多样性是维持山羊营养的基础。

研究揭示的景观高度异质性以及山羊利用的牧草物种多样性，凸显了这些传统农业生态系统的生态价值。它们不仅是粮食生产的基础，也是维持当地牲畜养殖的重要资源库。山羊通过在这些隔室中的采食活动，将植物中的养分转化为自身的组织，并最终通过排泄物（粪便和尿液）将部分养分归还到土壤中。尤其是在它们停留时间较长的区域，如牧场、农田以及夜间圈栏，这种养分的直接沉积可能对土壤肥力产生积极的贡献，这体现了集成作物-牲畜系统的基本原则——通过内部的养分循环减少对外部输入的依赖。

然而，研究也揭示了一个潜在的挑战：山羊对农田的高强度利用。尽管这为山羊提供了多样化的食物，但也增加了牲畜损害作物和引发农牧民冲突的风险。对此，研究提出了一个富有建设性的建议：通过有意识地丰富绿篱的植物组成，引入像银合欢、象草等高产且适口性好的多年生饲用植物，可以将其从一个边缘化的隔室提升为重要的补充饲料来源。这不仅能增加旱季的饲料供应， potentially 提高山羊的干物质摄入量，还可能通过提供替代饲料源，将山羊更多地限制在特定区域，从而减少对作物的损害，同时便于收集粪便用于农田施肥，进一步强化养分循环。

值得注意的是，研究中观察到的山羊日干物质摄入量处于维持需要的下限，这表明在现有条件下，山羊的生产性能可能还有提升空间。丰富绿篱等策略或许正是解锁这一潜力的关键。

当然，本研究也存在一些局限性，如样本量相对较小、观察期较短，并且未能直接定量测定排泄物的养分通量。这些都为未来的研究指明了方向，例如扩大样本规模、延长监测时间、并直接量化养分在“土壤-植物-动物-排泄物-土壤”这一循环中的流动。

总而言之，Ndona等人的这项工作为我们理解复杂农业生态系统中散养山羊的生态角色提供了宝贵的见解。它不仅证实了传统小农系统的生态智慧，也指出了通过科学管理（如优化绿篱）来提升系统生产力、增强韧性并缓解潜在冲突的可行路径。这对于在气候变化和粮食安全压力下，推动撒哈拉以南非洲地区可持续农业的发展具有重要的启示意义。