Abstract Future weather and climates, especially rainfall, are expected to have larger variability in the Southern Plains of the United States. However, the degree and timing of environmental variability that affect productivity of pastures managed differently have not been well studied. We examined the impacts of environmental variability on grassland productivity using 17 years of gross primary productivity (GPP) data for co-located native and managed prairie pastures in Oklahoma. We also considered the interactive effects of management factors and environmental variability into the regression models and identified the critical temporal windows of environmental variables (CWE) that influence annual variability in GPP. Managed pasture (MP) showed greater variability of GPP than did native pasture (NP), particularly with reduced GPP in drought years. The resilience of native prairies under unfavorable climate extremes was evident by lower GPP anomalies in NP than MP during the 2011–2012 drought. Although both pastures experienced the same degree of environmental variability, the CWE affecting GPP was significantly different between NP and MP due to the modulating impact of management practices on the responses of GPP. Not only the range but also the timings of the CWE were different between NP and MP as MP was more responsive to the spring temperature and fall rainfall. Our findings warrant the incorporation of MP as a different commodity from NP when accounting for the ecosystem responses to environmental variability in global climate models.

中文翻译：

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本地和管理的草原牧场对环境变化和管理实践的不同反应

摘要 美国南部平原未来的天气和气候，尤其是降雨量，预计将有更大的变化。然而，影响不同管理牧场生产力的环境变化的程度和时间尚未得到很好的研究。我们使用 17 年的总初级生产力 (GPP) 数据对俄克拉荷马州位于同一地点的原生和管理的草原牧场进行了研究，研究了环境变化对草原生产力的影响。我们还在回归模型中考虑了管理因素和环境变异性的交互影响，并确定了影响 GPP 年度变异性的环境变量 (CWE) 的关键时间窗口。管理牧场 (MP) 的 GPP 变异性比原生牧场 (NP) 更大，特别是在干旱年份 GPP 降低。在 2011-2012 年干旱期间，NP 的 GPP 异常低于 MP，这表明本土草原在不利的极端气候条件下的恢复能力是显而易见的。尽管两个牧场都经历了相同程度的环境可变性，但由于管理实践对 GPP 响应的调节影响，影响 GPP 的 CWE 在 NP 和 MP 之间存在显着差异。NP 和 MP 之间不仅范围而且 CWE 的时间都不同，因为 MP 对春季温度和秋季降雨量更敏感。我们的研究结果证明，在考虑生态系统对全球气候模型中环境变化的响应时，将 MP 作为一种不同于 NP 的商品。在 2011-2012 年干旱期间，NP 的 GPP 异常低于 MP，这表明本土草原在不利的极端气候条件下的恢复能力是显而易见的。尽管两个牧场都经历了相同程度的环境可变性，但由于管理实践对 GPP 响应的调节影响，影响 GPP 的 CWE 在 NP 和 MP 之间存在显着差异。NP 和 MP 之间不仅范围而且 CWE 的时间都不同，因为 MP 对春季温度和秋季降雨量更敏感。我们的研究结果证明，在考虑生态系统对全球气候模型中环境变化的响应时，将 MP 作为一种不同于 NP 的商品。在 2011-2012 年干旱期间，NP 的 GPP 异常低于 MP，这表明本土草原在不利的极端气候条件下的恢复能力是显而易见的。尽管两个牧场都经历了相同程度的环境可变性，但由于管理实践对 GPP 响应的调节影响，影响 GPP 的 CWE 在 NP 和 MP 之间存在显着差异。NP 和 MP 之间不仅范围而且 CWE 的时间都不同，因为 MP 对春季温度和秋季降雨量更敏感。我们的研究结果证明，在考虑生态系统对全球气候模型中环境变化的响应时，将 MP 作为一种不同于 NP 的商品。由于管理实践对 GPP 响应的调节影响，影响 GPP 的 CWE 在 NP 和 MP 之间存在显着差异。NP 和 MP 之间不仅范围而且 CWE 的时间都不同，因为 MP 对春季温度和秋季降雨量更敏感。我们的研究结果证明，在考虑生态系统对全球气候模型中环境变化的响应时，将 MP 作为一种不同于 NP 的商品。由于管理实践对 GPP 响应的调节影响，影响 GPP 的 CWE 在 NP 和 MP 之间存在显着差异。NP 和 MP 之间不仅范围而且 CWE 的时间都不同，因为 MP 对春季温度和秋季降雨量更敏感。我们的研究结果证明，在考虑生态系统对全球气候模型中环境变化的响应时，将 MP 作为一种不同于 NP 的商品。