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天然草原是重要的自然资源,其生态环境保护中的作用不容小觑,但过度放牧加速了草原退化,并且采用轮牧制度改善草原状况的争论已持续60多年。结合草原模型明确适应性轮牧模式对牧草生长与动物生产过程的影响并优化放牧模式,对天然草原上畜牧业的快速健康发展尤为重要。APEX（Agricultural Policy/Environmental e Xtender）是由美国科学家开发的,一种常用于为农田政策提供信息的模型。近年来,经过不断的完善,APEX（version 1605）模拟草原的能力有所增强,但尚未用于模拟适应性轮牧模式（Collaborative adaptive rangeland management,CARM）下天然草原的牧草生长和动物生产过程。本研究通过2014-2018年的野外试验,对试验期间的气象因子（每日太阳辐射、降水、最高温度、最低温度、水汽压差和风速）,适应性轮牧模式和传统连续放牧模式（Traditional rangeland management,TRM）下不同功能类型牧草生物量、动物体重进行监测。通过野外试验与APEX模型模拟相结合的方法,评价APEX模型在美国大平原中部模拟适应性轮牧模式和传统连续放牧模式下牧草生长和动物生产的适用性,并分析不同放牧模式、不同草原环境条件以及长时间序列下草畜生长状况,证明了适应性牧场管理模式的科学性和可持续性,为适应性轮牧模式在美国大平原地区的推广及APEX模型作为牧场决策工具提供参考。得到以下结论:（1）通过对比不同土壤类型、降水条件以及放牧模式下牧草生物量的观测结果和模拟结果,证明APEX模型能够准确模拟适应性轮牧和传统连续放牧模式下牧草生物量的相对差异。并且该模型还能够模拟调整放牧模式对总地上部生物量和不同功能类型牧草生物量的影响。结果表明,与传统连续放牧模式相比较,适应性轮牧模式对整个草原的各类牧草生物量没有显著影响,但在砂质黏壤土和砂壤土上灌木的占比减少了7%。此外,当放牧率±50%对适应性轮牧模式的总地上部生物量没有影响（变化小于10%）。与适应性轮牧模式相比较,固定7天或14天间隔轮牧处理的总地上部生物量分别降低了9%-21%和3%-11%。（2）通过优化APEX模型中动物生产模块,模型能够准确模拟传统连续放牧和适应性轮牧模式下肉牛的日均增重量。与传统连续放牧模式相比较,适应性轮牧模式的肉牛日均增重量和干物质采食量分别减少了8.7%-22.3%和6.4%-17.4%,且肉牛的饮食成分的变异性较高。与适应性轮牧模式相比较,肉牛日均增重量的均值随着放牧率的增加而减少,年际间差异随着放牧率的增加而扩大,这说明放牧率较低时肉牛产能更稳定,通过模型模拟的结果也更可靠。在干旱的2018年,通过将当地牧民的经验、天气、土壤和植被等因素结合,适应性轮牧模式的肉牛日均增重量比最大生物量轮牧处理高0.07 kg hd-1 day-1。而在2014-2017年,适应性轮牧模式的肉牛日均增重量比最大生物量轮牧处理低0.06-0.14 kg hd-1 day-1。这说明参考APEX模型提供的决策信息有利于提高适应性轮牧模式的效果。（3）APEX模型模拟结果表明,不同土壤类型上适应性轮牧模式牧草生物量均高于传统连续放牧模式,而日肉牛的日均增重量均低于传统连续放牧模式,土壤中砂粒含量增加会缩小适应性轮牧模式与传统连续放牧模式之间差异。当牧草初始密度或年降水量增加时,两个模式下牧草生物量增加,适应性轮牧模式对肉牛日均增重量的影响减弱。当每年五月发生干旱时,对牧草生长和肉牛生产的影响最大。牧草总地上部生物量均随着4、5月份气温的升高而增加,随着6、7、8月份气温的升高而减少。日均增重量随着放牧季前期气温的升高而降低,放牧季后期温度变化对日均增重量没有影响。（4）通过修改APEX模型轮牧管理模块,模型具有在长时间序列下模拟适应性轮牧模式的能力。在气候波动条件下与传统连续放牧相比较,长期采用适应性轮牧模式有利于草原生态系统维持相对稳定的总地上部生物量。与TRM处理相比较,CARM处理下动物喜爱的暖季多年生牧草和冷季多年生牧草占总地上部生物量的比例上升,灌木和亚灌木的占比降低。自1973年开始,CARM和TRM处理下暖季多年生牧草占比的年变化速率分别为1.2%decade-1和-1.3%decade-1,冷季多年生牧草占比的年变化速率分别为2.2%decade-1和0.7%decade-1,灌木占比的年变化速率分别为-2.1%decade-1和1.6%decade-1,亚灌木占比的年变化速率分别为-0.9%decade-1和-0.5%decade-1。在湿润年份牧草生长旺盛时,适应性轮牧模式与传统连续放牧模式下肉牛的增重情况基本一致。当干旱年份牧草生物量较低时,由于放牧活动的空间限制,适应性轮牧模式下肉牛的饮食数量和质量下降,导致了该模式下肉牛的增重量低于传统连续放牧模式。此时应考虑降低轮牧处理中动物的放牧密度,从而提高动物生产水平。以上结果初步表明,通过优化APEX模型中动物生产模块以及轮牧管理模块,模型能够准确模拟美国大平原地区不同放牧模式下牧草生长和肉牛生产过程。长期的模拟结果显示,采用适应性轮牧模式有利于草原生态系统维持相对稳定的总地上部生物量。并且通过对放牧率、轮牧间隔时间、轮牧制度以及不同环境条件下的草原生态系统的模拟,APEX模型能够为适应性管理决策的制定,以及适应性轮牧模式在不同环境条件的草原的推广提供有效的参考信息。