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灌丛化是过去150年草原最明显的变化之一。青藏高原拥有世界最大的连片放牧的草原生态系统,高寒草甸对牦牛生产发挥着重要的作用。然而,关于草原灌丛化对家畜生产力的影响鲜有报道。为此,我们在青藏高原高寒草甸,根据灌丛盖度设置四个灌丛化水平的样地（对照,无灌丛;低灌丛化,5.4%灌丛盖度;中度灌丛化,11.3%灌丛盖度;高灌丛化,20.1%灌丛盖度）,在牧草主要生育期开展牦牛放牧试验。通过测定草原的产草量和牧草营养品质,以及牦牛的放牧行为、瘤胃微生物区系和发酵参数、血清代谢产物和健康指标,调查灌丛化对牦牛牧场经济效益的影响,评价高寒草甸灌丛化对放牧牦牛生产力的作用,分析放牧家畜对高寒草甸灌丛化的响应机制。主要结果如下:1)高寒草甸灌丛盖度0～20%没有显著改变牧草的营养物质含量（P>0.05）。20.1%的灌丛盖度降低了牧草干物质（DM;P=0.012）、粗蛋白质（CP;P=0.012）、中性洗涤纤维（NDF;P=0.022）和酸性洗涤纤维（ADF;P=0.041）产量。随着牧草成熟,牧草DM、CP和有机物含量下降,NDF和ADF浓度增加（P<0.001）,同时牧草营养物质消化率和能量利用率下降（P<0.001）。牧草CP含量与营养物质消化率和能量参数显著相关（线性相关,r=0.422～0.778;二次相关r=0.568～0.815;P≤0.003）。牧草CP含量超过9.7%,牧草CP含量增加对消化率的作用不显著。2)牦牛在四种灌丛化的高寒草甸具有相似的放牧行为,平均采食、反刍/休息和行走的时间分别为76.5%、14.7%和8.8%。随着灌丛盖度增加,牦牛增加行走时间（P=0.029）、采食速度（P=0.036）和采食行走速度（P=0.029）,减少反刍卧息时间（P=0.045）。3)放牧牦牛瘤胃中拟杆菌门（Bacteroidetes）和厚壁菌门（Firmicutes）的丰度分别占细菌总丰度的45.0%和44.4%,其余主要分别为螺旋体门（Spirochaetes）、变形菌门（Proteobacteria）、SR 1（Absconditabacteria）等。4)灌丛盖度增加提高了放牧牦牛瘤胃的氨态氮（NH3-N）和挥发性脂肪酸（VFA）浓度（P<0.05）,未影响瘤胃微生物蛋白（MCP）合成和瘤胃发酵模式（P>0.05）。牧草在生长旺盛期比枯草期有较高的营养品质,显著提高了瘤胃NH3-N（P=0.032）、VFA（P=0.002）和MCP（P<0.001）浓度,潜在地促进了能量和氮的利用率。瘤胃主要纤维或半纤维降解菌（Ruminococcus 1、Ruminococcaceae NK4A214 group、Fibrobacter、Erysipelotrichaceae UCG-004、probable genus 10、Prevotella 1、Prevotellaceae UCG-001和Selenomonas 1）促进了乙酸的生成,瘤胃球菌科NK4A214群（Ruminococcaceae NK4A214 group）、瘤胃球菌科UCG-010（Ruminococcaceae UCG-010）、克里斯滕森菌科R7群（Christensenellaceae R-7 group）和普沃氏菌科UCG-003（Prevotellaceae UCG-003）提高了瘤胃丙酸和丁酸浓度。5)高寒草甸灌丛化未影响放牧牦牛血液生化参数。随着牧草成熟,牦牛血清中葡萄糖（P=0.037）、β-羟丁酸（P<0.001）和尿素氮（P=0.001）浓度显著下降,与牧草营养物质供应不足有关。冬季,放牧牦牛分解脂肪供能导致血清游离脂肪酸（P<0.001）浓度升高,损害了动物健康。6)与无灌丛草原相比高寒草甸灌丛盖度增加20.1%,牦牛牧场的经济效益下降了19%（P=0.041）,说明高寒草甸灌丛化在一定范围内才能实现放牧牦牛可持续生产。研究结果为灌丛侵入草原生态系统对家畜生产力影响作用以及实现灌丛化草原的可持续利用提供了科学依据和理论基础。