荒漠草原植物群落状态转移随载畜率的变化规律

doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2026.06.028

草地学报 ›› 2026, Vol. 34 ›› Issue (6): 2261-2268.DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2026.06.028

• 研究论文 • 上一篇

荒漠草原植物群落状态转移随载畜率的变化规律

郭志成, 张博涵, 吕世杰

内蒙古农业大学草业学院, 内蒙古呼和浩特 010018

收稿日期:2025-09-03 修回日期:2025-10-13 发布日期:2026-06-02
通讯作者: 吕世杰,E-mail:lshj123@163.com
作者简介:郭志成(1973-),男,汉族,内蒙古呼和浩特人,博士,讲师,主要从事草地保护研究,E-mail:guozhichengnmg@sina.com
基金资助:
国家自然科学基金项目（32260352）；林业科研能力提升项目（104004002）；一流学科科研专项（YLXKZX-NND-032）；创新平台载体（人才）计划项目“内蒙古自治区草地管理与利用重点实验室（2022PT0003）资助

The State Transition of Plant Community with Grazing Intensity in Desert Steppe

GUO Zhi-cheng, ZHANG Bo-han, Lü Shi-jie

College of Grassland Science, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot, Inner Mongolia 010018, China

Received:2025-09-03 Revised:2025-10-13 Published:2026-06-02

摘要/Abstract

摘要： 为阐明载畜率升高对荒漠草原植物群落状态转移的多层级驱动机制，本研究依托内蒙古短花针茅荒漠草原长期放牧控制平台（2004—今），设置无牧（CK）、轻度放牧（LG，0.91羊单位·hm^-2·半年^-1）、中度放牧（MG，1.82羊单位·hm^-2·半年^-1）和重度放牧（HG，2.71羊单位·hm^-2·半年^-1）4个载畜率梯度，基于代表性样地145个监测样方数据构建状态转移概率矩阵，整合物种互作网络、功能群演替及植物科闭合性分析。结果表明：（1）LG→MG阶段植物种群网络复杂性达峰值（孤立物种仅4种），而HG阶段核心物种减少（如Teloxys aristata消失）、孤立物种激增至15种；（2）随载畜率升高，灌木半灌木（SS）和多年生杂类草（PF）向多年生禾草（PG）转移概率增加，而PG→一二年生植物（AB）转移概率在HG阶段增幅超30%；（3）禾本科（POA）接收能力随载畜率增大而增强，但菊科（AST）生物量占比下降。总之，载畜率>1.82羊单位·hm^-2·半年^-1触发群落退化临界点，而适度放牧（LG~MG）通过物种冗余、功能群资源优化及植物科间转移闭环维持群落稳定性。本研究为荒漠草原退化预警和精准恢复提供了多维度理论依据。

关键词: 荒漠草原, 载畜率, 状态转移, 功能群演替, 多稳态维持

Abstract: To elucidate the multilevel drivers of stocking rate increase on plant community state transition in desert steppe， this study was performed in a long-term grazing manipulation platform （2004-present） in Stipa breviflora desert steppe of Inner Mongolia. Four grazing intensity treatments were established： no grazing （CK）， light grazing （LG，0.91 sheep units·hm^-2·half-year^-1）， moderate grazing （MG， 1.82 sheep units·hm^-2·half-year^-1）， and heavy grazing （HG， 2.71 sheep units·hm^-2·half-year^-1）. Based on data from 145 monitored quadrats in representative plots， a state transition probability matrix was constructed， integrating species interaction networks， functional group succession， and plant family closure analysis. The results showed that：（1） Plant population network complexity peaked during the stage of LG transition to MG （with only 4 isolated species）， whereas core species （e.g.， the disappearance of Teloxys aristata） reduced and isolated species sharply increased to 15 at the HG stage；（2） As stocking rate increased， the transition probabilities from shrub-subshrub （SS） and perennial forbs （PF） to perennial grasses （PG） rose， while the transition probability from PG to annual-biennial plants （AB） increased by more than 30% under HG；（3） The receiving capacity of the Poaceae （POA） strengthened with increasing stocking rate， whereas the biomass proportion of Asteraceae （AST） declined. In summary， a stocking rate exceeding 1.82 sheep units·hm^-2·half-year^-1 triggered the critical threshold for community degradation. In contrast， moderate grazing （LG-MG） maintained community stability through species redundancy， optimized resource allocation among functional groups， and the formation of closed-loop transitions between plant families. This study provides a multidimensional theoretical foundation for early warning of desert steppe degradation and targeted restoration.

Key words: Desert steppe, Stocking rates, State transition, Functional group succession, Multistable maintenance

中图分类号:

S812

郭志成, 张博涵, 吕世杰. 荒漠草原植物群落状态转移随载畜率的变化规律[J]. 草地学报, 2026, 34(6): 2261-2268.

GUO Zhi-cheng, ZHANG Bo-han, Lü Shi-jie. The State Transition of Plant Community with Grazing Intensity in Desert Steppe[J]. Acta Agrestia Sinica, 2026, 34(6): 2261-2268.

参考文献

[1] O’MARA F P. The role of grasslands in food security and climate change[J]. Annals of Botany，2012，110（6）：1263-1270
[2] BARDGETT R D，BULLOCK J M，LAVOREL S，et al. Combatting global grassland degradation[J]. Nature Reviews Earth & Environment，2021，2（10）：720-735
[3] WEI Z J，CHANG B W，SUN Q Z，et al. The response of community and population characteristics to the grazing systems in desert Steppe[J]. Journal of Arid Land Resources and Environment，2006（3）：188-191 卫智军，常秉文，孙启忠，等. 荒漠草原群落及主要植物种群特征对放牧制度的响应[J]. 干旱区资源与环境，2006（3）：188-191
[4] LÜ S J，YAN B L，WANG Z W，et al. Dominant species’ dominant role and spatial stability are enhanced with increasing stocking rate[J]. Science Total Environment，2020（730）：138900
[5] YANG L M，HAN M，LI J D. Plant diversity change in grassland communities along a grazing disturbance gradient in the Northeast China transect[J]. Chinese Journal of Plant Ecology，2001，25（1）：110-114 杨利民，韩梅，李建东. 中国东北样带草地群落放牧干扰植物多样性的变化[J]. 植物生态学报，2001，25（1）：110-114
[6] ZHANG G B. The effects of grazing on ecological stoichiometry characteristics of plant and soil linking to altered plant diversity in grassland[D]. Chang Chun： Northeast Normal University，2011：36-40 张光波. 草地不同植物多样性背景下放牧对植物和土壤生态化学计量学特征的影响[D]. 长春：东北师范大学， 2011：36-40
[7] ZHANG Y J，LIANG J Y，HE J S，et al. Formation and regulation mechanisms of grassland productivity： A review[J]. Chinese Science Bulletin，2025，70（11）：1477-1485 张英俊，梁俊毅，贺金生，等. 草原生产力形成与调控机制研究展望[J]. 科学通报，2025，70（11）：1477-1485
[8] LIU W T，WEI Z J，LÜ S J，et al. Response mechanism of plant diversity to herbivore foraging in desert grassland[J]. Chinese Journal of Plant Ecology，2016，40（6）：564-573 刘文亭，卫智军，吕世杰，等.荒漠草地植物多样性对草食动物采食的响应机制[J].植物生态学报，2016， 40（6）：564-573
[9] DU Y G，WANG Y Y. Moderate grazing improves the water use efficiency of alpine meadows[J]. Acta Ecologica Sinica，2021， 41（15）：6102-6111 杜岩功，王云英. 适度放牧提高高寒草甸水分利用效率[J]. 生态学报，2021，41（15）：6102-6111
[10] SHENG Z L. The influence of grazing on the multifunctionality of the Hulun Buir grassland ecosystem in Inner Mongolia[C]// Proceedings of the 9th Youth Geoscience Forum.Xi Ning： Northwest Institute of Plateau Biology，Chinese Academy of Sciences， 2024：45-52 盛芝露. 放牧对内蒙古呼伦贝尔草原生态系统多功能性的影响[C]//第九届青年地学论坛论文集. 西宁：中国科学院西北高原生物研究所，2024：45-52
[11] HE J，SHI X. Detection of social-ecological drivers and impact thresholds of ecological degradation and ecological restoration in the last three decades[J]. Journal of Environmental Management， 2022，318：115513
[12] ZHU A M，HAN G D，KANG J， et al. Effects of long-term grazing on characteristics of plant functional groups in Stipa Breviflora desert steppe[J]. Acta Agrestia Sinica，2019，27（6）：1459-1466 朱爱民，韩国栋，康静，等. 长期放牧对短花针茅荒漠草原植物功能群特征的影响[J]. 草地学报，2019，27（6）：1459-1466
[13] VIRGILIO D A，LAMBERTUCCI A S，MORALES M J. Sustainable grazing management in rangelands： Over a century searching for a silver bullet[J]. Agriculture， Ecosystems and Environment，2019，28（3）：106561
[14] GUO T T. Trait-dependent shifts in plant community composition under defoliation[J]. Oikos， 2024，133（2）：e10432
[15] ZHANG B H， LÜ S J，QÜ Z Q，et al. Effects of stocking rates on land surface characteristics and wind-blown sand fluxes during growing season in Desert Steppe[J]. Chinese Journal of Grassland，2023，45（4）：33-41
[16] ZHANG B H，QÜ Z Q， LÜ S J，et al. Grazing effects on total carbon and nitrogen content of wind-eroded soils in desert steppe[J]. Land Degradation & Development，2023（10）：1-15
[17] DELSERONE L M. World reference base （WRB） for soil resources[J]. Reference Reviews，2010，24（2）：50-51
[18] WEI Z J，WU G L，LIU Y F，et al. Theoretical stocking rate models for Stipa breviflora desert steppe[J]. Acta Prataculturae Sinica， 2000，9（4）：35-41
[19] CONNELL J H. Diversity in tropical rain forests and coral reefs[J]. Science，1978，199（4335）：1302-1310
[20] HUSTON M. A general hypothesis of species diversity[J]. The American Naturalist，1979，113（1）：81-101
[21] BOULANGER V，DUPOUEY J L，ARCHAUX F，et al. Ungulates increase forest plant species richness to the benefit of non-forest specialists[J]. Global Change Biology，2017，24（2）：485-495
[22] GRIME J P. Evidence for the existence of three primary strategies in plants and its relevance to ecological and evolutionary theory[J]. The American Naturalist，1977，111（982）：1169-1194
[23] DOS SANTOS D，JONER F，SHIPLEY B，et al. Crop functional diversity drives multiple ecosystem functions during early agroforestry succession[J]. Journal of Applied Ecology，2021，58（8）：1718-1727
[24] YUAN J H， LI H Y， YANG Y F. The compensatory tillering in the forage grass Hordeum brevisubulatum after simulated grazing of different severity[J]. Front Plant Sciences，2020，11（1）：792
[25] BRISKE D D. Strategies of plant survival in grazed systems： a functional interpretation[M]//HODGSON J， ILLIUS A W. The Ecology and Management of Grazing Systems. Wallingford：CABI，1996：37-67
[26] LI X Z，QU Q H.The influence of grazing on the symbiotic network of soil microorganisms in grasslands[J]. Acta Ecologica Sinica，2015，35（18）：6120-6128 李香真，曲秋皓. 放牧对草原土壤微生物共生网络的影响[J]. 生态学报，2015，35（18）：6120-6128
[27] LÜ S J.The influence of different stocking rates on plant community stability of Stipa breviflora desert steppe[D]. Hohhot：Inner Mongolia Agricultural University， 2020：45-65 吕世杰. 不同载畜率对短花针茅荒漠草原植物群落稳定性的影响[D]. 呼和浩特：内蒙古农业大学，2020：45-65
[28] LI X F，WANG J，XU W B，et al. Allelopathic effects of Artemisia frigida on three Poaceae plants seed germination and seedling growth[J]. Chinese Journal of Applied Ecology， 2010，21（7）：1702-1708 李雪枫，王坚，许文博，等. 冷蒿对三种禾本科植物种子萌发和幼苗生长的化感作用[J]. 应用生态学报，2010，21（7）：1702-1708
[29] ELMQVIST T， FOLKE C， NYSTROM M， et al. Response Diversity， Ecosystem Change， and Resilience[J]. Frontiers in Ecology and the Environment，2003，1（9）：488-494
[30] O’NEILL R V. A Hierarchical Concept of Ecosystems[M]. Princeton： Princeton University Press， 1986：36-42
[31] SCHEFFER M，CARPENTER S，FOLEY J A，et al. Catastrophic shifts in ecosystems[J]. Nature，2001，413（6856）：591-596
[32] SINCLAIR S J，ZAMIN T，GIBSON-ROY P，et al. A state-and-transition model to guide grassland management[J]. Australian Journal of Botany，2019，67（5）：437-453
[33] KÉFI S，GUTTAL V，BROCK W A，et al. Early warning signals of ecological transitions： methods for spatial patterns[J]. PloS one，2014，9（3）：e92097
[34] TILMAN D. Biodiversity： population versus ecosystem stability[J]. Ecology，1996，77（2）：350-363
[35] HOLLING C S. Understanding the complexity of economic， ecological， and social systems[J]. Ecosystems，2001，4（5）：390-405
[36] ALLINGTON G R H，VALONE T J. Reversal of desertification： the role of physical and chemical soil properties[J]. Journal of Arid Environments，2009，74（8）：973-977

荒漠草原植物群落状态转移随载畜率的变化规律

The State Transition of Plant Community with Grazing Intensity in Desert Steppe

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	汪蓉, 吕世杰, 张博涵, 屈志强, 李治国. 不同载畜率下荒漠草原植物群落氮磷内稳性研究[J]. 草地学报, 2026, 34(6): 2090-2098.
[2]	赵佳乐, 王梓晗, 王忠武, 吕世杰, 张兴夫. 放牧对荒漠草原优势植物叶功能性状和植物群落地上生物量的影响[J]. 草地学报, 2026, 34(5): 1764-1775.
[3]	刘仰乔, 张灿浩, 杜丽娟, 殷欣茹, 阿拉坦其其格, 康萨如拉. 放牧强度对荒漠草原枯落物-土壤生态化学计量学的影响[J]. 草地学报, 2026, 34(5): 1817-1826.
[4]	帅争峰, 雷咸道, 汪常明, 黄晨, 魏学文, 吴睿, 林长存. 北方荒漠草原区光伏电站建设对植物多样性的影响机制研究[J]. 草地学报, 2026, 34(4): 1137-1145.
[5]	董颢, 张晓嘉, 韩国栋. 放牧强度对荒漠草原植物群落组成及物种生态位的影响[J]. 草地学报, 2026, 34(3): 761-769.
[6]	刘梦迪, 张振杰, 王红梅, 赵亚楠, 李傲天. 灌丛引入对荒漠草原土壤碳氮磷化学计量及其与水分权衡的影响[J]. 草地学报, 2026, 34(3): 905-916.
[7]	吕世杰, 张帆, 刘红梅, 王静, 刘菊红, 李治国, 韩国栋. 载畜率对短花针茅种群年龄结构及生态位的影响[J]. 草地学报, 2026, 34(3): 998-1006.
[8]	米雨晴, 许宏斌, 张雷, 唐月坤, 敖胡日查, 温都日根, 李艾兰. 围封对内蒙古荒漠草原植被生态位及种间联结性的影响[J]. 草地学报, 2026, 34(3): 1007-1016.
[9]	刘昭岐, 王琪, 郑佳华, 张峰, 李邵宇, 杨立山, 张彬, 乔荠瑢, 赵萌莉, 徐龙超, 王宁斌, 周清格, 邓扬臻, 王锡湲, 陈信力, 季祥, 王忠武. 不同放牧强度下荒漠草原短花针茅丛枝菌根真菌侵染特征及其影响因素[J]. 草地学报, 2026, 34(2): 469-477.
[10]	陈文美, 高卉, 胡海娜, 黄真真, 孙智, 李海港. 土壤微生物对荒漠草原一年生和多年生牧草生长发挥的效应[J]. 草地学报, 2026, 34(1): 61-74.
[11]	邓扬臻, 王锡湲, 李邵宇, 郑佳华, 张峰, 赵萌莉, 张彬. 荒漠草原弃耕演替过程中土壤多功能性及其与生物多样性关系[J]. 草地学报, 2025, 33(9): 2863-2872.
[12]	鞠馨, 王新雅, 王冰莹, 韩国栋, 武倩. 放牧强度对荒漠草原植物群落组成和营养品质的影响[J]. 草地学报, 2025, 33(9): 2962-2972.
[13]	张磊, 张玉娟, 孙世贤, 徐学宝, 邢越, 刘晓丽, 高翠萍, 王成杰. 不同放牧强度对荒漠草原土壤活性有机碳的影响[J]. 草地学报, 2025, 33(8): 2541-2547.
[14]	周慧敏, 高志伟, 张晓嘉, 吴佳芯, 王伟峰, 韩国栋. 不同放牧强度对内蒙古荒漠草原土壤细菌群落的影响[J]. 草地学报, 2025, 33(6): 1764-1770.
[15]	张力, 杨新国, 王磊, 张雪, 曲文杰, 刘荣国, 张波. 基于点格局的柠条固沙群落物种空间关联分析[J]. 草地学报, 2025, 33(6): 1886-1893.