美国牧场与草场管理实践的气候效益评估：机遇、权衡与信息缺口

《npj Sustainable Agriculture》：Examining climate benefits from rangeland and pasture management practices in the United States: opportunities, tradeoffs, and information gaps

　　为应对气候变化并提升牧场生态系统服务，研究人员系统评估了美国NRCS五大管理实践（放牧管理、灌木管理、计划烧除、牧草种植、湿地恢复）对土壤有机碳（SOC）储量和温室气体（CO2、CH4、N2O）排放的影响。研究表明湿地恢复与牧草种植具有明确固碳潜力，而不同实践效果存在地域差异性，为基于自然的气候解决方案提供了科学依据。

　　

在美国，覆盖280万平方公里（占国土面积36%）的牧场和草场支撑着价值1400亿美元的反刍动物畜牧产业。然而，长期过度放牧和土地开垦已导致土壤碳库严重流失，使生态系统碳储量远低于其潜在容量。更严峻的是，气候变化背景下干旱频发、灌木入侵等问题持续威胁着草地生态系统的健康，如何通过科学管理实现碳增汇与温室气体减排，成为农业可持续发展的重要挑战。

发表于《npj Sustainable Agriculture》的这项研究，首次对美国自然资源保护局（NRCS）推广的五项核心管理实践进行了系统性气候效益评估。研究团队通过文献计量分析，揭示了不同管理策略对土壤有机碳（SOC）和三种主要温室气体（CO₂、CH₄、N₂O）的影响机制，为制定精准的生态补偿政策提供了关键科学依据。

研究人员采用系统文献综述法，对Google Scholar中200篇相关研究进行筛选，最终纳入79项符合标准的美国本土研究。这些研究均包含SOC或至少一种温室气体的实测数据，覆盖放牧管理（15项）、灌木管理（23项）、计划烧除（5项）、牧草种植（11项）和湿地恢复（25项）五大实践领域。通过量化分析各实践对碳循环关键过程的影响，构建了证据强度与固碳潜力的评估矩阵。

放牧管理：适度调控是关键

研究表明，轻中度放牧强度能促进植物根系生长，增加地下碳输入，使放牧系统比禁牧系统积累更多SOC。例如怀俄明州混合草场在干旱期间，连续轻度放牧区比禁牧区损失更少SOC；佛罗里达州草场在连续中度放牧下表现出更强的CO₂净吸收能力。但适应性多围栏放牧与连续放牧的固碳效益差异受水分条件制约，在干旱区优势不显著。过度放牧则会导致植被退化，在科罗拉多州干旱条件下，重度放牧使草场从碳汇转为碳源。

灌木管理：权衡短期与长期效益

灌木入侵虽能增加生态系统生物量碳库，但会降低牧草产量。多数研究显示灌木覆盖区SOC浓度高于草本群落，如蒿属灌木入侵的草场仍保持碳汇功能。灌木清除虽会短期释放碳，但可通过恢复多年生草本植物降低野火风险，长期看可能实现碳平衡。决策需综合考量碳效益与牧草生产目标。

计划烧除：生态效益与碳损失的博弈

低强度计划烧除能抑制灌木扩张、维持原生植物群落，但直接燃烧会导致碳释放。火烧后凋落物清除可能刺激草本生长，增加地下碳储存，同时可能提升N₂O排放。目前缺乏长期碳收支数据，其净气候效益尚不明确。

牧草种植：退化农田的固碳机遇

农田转植多年生牧草可显著提升SOC，尤其在种植前5-10年固碳速率最高。豆科植物种植减少氮肥需求，降低N₂O排放，但高固氮率单作可能导致排放量与施肥系统相当。集成作物-牲畜系统能协同提高SOC储量与农业效益。

湿地恢复：高密度碳汇的潜力

矿物土壤湿地恢复能通过厌氧环境减缓碳矿化，形成高效碳汇。多数研究表明恢复湿地与天然湿地的温室气体通量相似，但SOC积累需数十年才能达到天然湿地水平。稳定水位管理可抑制CH₄排放，提升净气候效益。

研究指出，牧场管理的气候效益受土壤质地、植被类型和气候条件等多因素制约，当前数据缺口严重制约精准预测。例如不同放牧系统的动物单位、时空分布等关键参数记录不全，土壤采样深度不足1米等问题，影响碳储量评估准确性。作者呼吁建立跨区域长期监测网络，结合过程模型（如DayCent、APSIM）提升预测可靠性。

该研究为美国牧场气候智慧型管理提供了重要科学基准。湿地恢复与牧草种植被证实具有明确固碳潜力，应优先获得政策支持；而灌木管理与计划烧除则需结合地域特征谨慎实施。未来需加强多学科合作，将生态理论、农户实践与碳市场机制相结合，最终实现畜牧业生产与气候减缓的双赢目标。