Recent pasture management determines biodiversity and productivity, and past management determines forage quality

ABSTRACT

Agro-ecosystem management focuses on developing grassland systems that meet sustainable productivity and biodiversity targets. Pasture management affects productivity and biodiversity, but the effects of previous management impacts are difficult to predict. Our objective was to identify the effects of key management factors and their timing on current biodiversity and productivity in public pastures in northeastern Japan. We surveyed pasture management histories (stocking rate, mowing frequency, fertilizer application and pasture renovation by plowing) from 1991 to 2010. We divided the data into periods and examined productivity, forage quality and biodiversity (plants and burrowing rodents). We included these parameters into generalized linear models, and found that recent fertilization level, mowing frequency and renovation were the most important factors affecting plant species diversity. In contrast, recent and past stocking rates were the dominant factors for productivity and forage quality, respectively. Thus, biodiversity and productivity were affected by different factors, suggesting that pasture management can balance the competing goals of biodiversity conservation and productivity improvement. From the effects of pasture management on biodiversity, forage productivity and quality, avoiding intensive pasture management is a practical application. In addition, a time lag effect of grazing pressure on forage quality should be considered during future pasture management.

RÉSUMÉ

L’aménagement des agroécosystèmes est centré sur le développement de prairies rencontrant à la fois les cibles de productivité et de biodiversité. L’aménagement des pâturages affecte la productivité et la biodiversité, mais les aménagements passés ont des effets difficiles à prédire. Notre objectif était d’identifier les effets de facteurs clés de l’aménagement et du moment de leur occurrence sur la biodiversité et la productivité actuelles de pâturages publics dans le nord-est du Japon. Nous avons étudié l’historique d’aménagement des pâturages entre 1991 et 2010 (taux de chargement, fréquence de tonte, application de fertilisant et restauration par labour). Nous avons séparé les données en trois périodes et examiné la productivité, la qualité du fourrage, la biodiversité (plantes et rongeurs fouisseurs). Nous avons inclus ces paramètres dans des modèles linéaires de régression, pour trouver que le taux de fertilisation récente, la fréquence de tonte et la restauration étaient les facteurs les plus importants affectant la diversité des espèces végétales. Par ailleurs, les taux de chargement récent et passé étaient les facteurs dominants expliquant la productivité et la qualité du fourrage, respectivement. Ainsi, la biodiversité et la productivité étaient affectées par des facteurs différents, suggérant que l’aménagement des pâturages pourrait contrebalancer les objectifs concurrents de conservation de la biodiversité et d’augmentation de la productivité. Considérant les effets de l’aménagement des pâturages sur la biodiversité, la productivité et la qualité du fourrage, éviter l’aménagement intensif des pâturages est une application pratique. De plus, les aménagements futurs devraient tenir compte du délai de l’effet de la pression de broutement sur la qualité du fourrage.

KEYWORDS:

• Fertilization
• grazing
• public pastures
• pasture renovation
• plant species richness
• stocking rate

MOTS-CLÉS:

• Fertilisation
• broutement
• pâturages publics
• restauration de pâturages
• diversité des espèces végétales
• taux de chargement

Acknowledgements

This field research was supported by many people who worked in the public pastures and government officials in Tohoku region.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors.

Additional information

Funding

This work was carried out with financial support from the Nippon Life Insurance Foundation.