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中国沙漠, 2025, 45(4): 295-304 doi: 10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00177

恢复措施对退化荒漠草原植被与土壤的影响

王梅鑫,1,2, 刘良旭1, 王少昆1, 陈敏1, 马旭君1, Khaulenbek Akhmadi3, 郭珍林4, 张晓雪1,2, 曲浩,1

1.中国科学院西北生态环境资源研究院 乌拉特荒漠草原研究站/干旱区生态安全与可持续发展全国重点实验室,甘肃 兰州 730000

2.中国科学院大学,北京 100049

3.蒙古科学院地理与地生态学研究所,蒙古国 乌兰巴托 15170

4.盐池县林业和草原局,宁夏 盐池 751599

Effects of different restoration measures on vegetation and soil characteristics in degraded desert steppe

Wang Meixin,1,2, Liu Liangxu1, Wang Shaokun1, Chen Min1, Ma Xujun1, Khaulenbek Akhmadi3, Guo Zhenlin4, Zhang Xiaoxue1,2, Qu Hao,1

1.Urat Desert-Grassland Research Station / State Key Laboratory of Ecological Safety and Sustainable Development in Arid Lands,Northwest Institute of Eco-Environment and Resources,Chinese Academy of Sciences,Lanzhou 730000,China

2.University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

3.Institute of Geography and Geoecology,Mongolian Academy of Sciences,Ulaanbaatar 15170,Mongolia

4.Yanchi County Forestry and Grassland Bureau,Yanchi 751599,Ningxia,China

通讯作者: 曲浩(E-mail: quhao@lzb.ac.cn

收稿日期: 2025-05-07   修回日期: 2025-06-24  

基金资助: 国家自然科学基金项目.  42377473
甘肃省科技计划项目.  25YFWA008
宁夏回族自治区重点研发计划项目.  2020BBF02003

Received: 2025-05-07   Revised: 2025-06-24  

作者简介 About authors

王梅鑫(2000—),女,山西运城人,硕士研究生,主要从事恢复生态学方面的研究E-mail:wangmeixin@nieer.ac.cn , E-mail:wangmeixin@nieer.ac.cn

摘要

荒漠草原退化一直是备受关注的生态安全问题,选取科学合理的恢复措施是实现退化荒漠草原生态恢复和可持续发展的关键。由于单一措施效果有限,多种措施整合已成为退化荒漠草原恢复的重要手段。本研究以中国北方典型退化荒漠草原(宁夏盐池)为研究区,整合防沙网、凋落物和有机肥(设置对照、防沙网、防沙网+凋落物、防沙网+凋落物+有机肥4种处理),通过对植被盖度、土壤环境因子和土壤养分状况连续5年的监测,量化和对比不同措施对荒漠草原生态恢复的具体效应。结果表明:(1)添加防沙网对植被盖度有直接的促进作用,但并未显著改变土壤养分含量和微生物数量;(2)防沙网+凋落物通过增加有机物的输入改善了土壤理化性质,对植被盖度也有比对照和单一防沙网处理更显著的提升;(3)防沙网+凋落物+有机肥对植被和土壤特征的改善最为明显,但有机肥持续效应较短,随着时间的增加各项指标与防沙网+凋落物的差异不显著(土壤微生物数量除外)。因此,综合考虑生态恢复效率及经济性、便利性,防沙网+凋落物可作为退化荒漠草原生态恢复的最佳措施。

关键词: 荒漠草原 ; 生态恢复 ; 防沙网 ; 凋落物 ; 有机肥

Abstract

Desert steppe degradation is one of the most concerning ecological issues. Therefore, selecting scientifically restoration measure is key to achieving ecological restoration and sustainable development of degraded desert steppe. Due to the limited effectiveness of single measure, the integration of multiple approaches has become an important strategy for restoring degraded desert steppe. We conducted a 5-year study in a typical degraded desert steppe of northern China. We set four treatments (control, sand-fixing barrier, sand-fixing barrier + litter addition, and sand-fixing barrier + litter addition + organic fertilizer) to quantify and compare the specific effects of different measures on desert steppe restoration by monitoring vegetation coverage, soil environmental factors, and soil nutrients. The results showed that: (1) sand-fixing barriers significantly enhanced vegetation coverage but did not substantially alter soil nutrient content or microbial abundance; (2) sand-fixing barrier + litter addition improved soil physicochemical properties through organic matter input, and demonstrated greater enhancement in vegetation coverage compared to control and using sand-fixing barrier alone;(3) sand-fixing barrier + litter addition + organic fertilizer had the most pronounced improvements in vegetation and soil characteristics at the beginning of the experiment. However, the effects of fertilizer lasted shortly, and with no difference from the sand-fixing barrier + litter addition over time (except for soil microbial abundance). Considering restoration effectiveness, economical cost and practicality, sand-fixing barrier + litter addition represents the optimal restoration measure for degraded desert steppe ecosystems.

Keywords: desert steppe ; ecological restoration ; sand-fixing barrier ; litter addition ; organic fertilizer

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本文引用格式

王梅鑫, 刘良旭, 王少昆, 陈敏, 马旭君, Khaulenbek Akhmadi, 郭珍林, 张晓雪, 曲浩. 恢复措施对退化荒漠草原植被与土壤的影响. 中国沙漠[J], 2025, 45(4): 295-304 doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00177

Wang Meixin, Liu Liangxu, Wang Shaokun, Chen Min, Ma Xujun, Khaulenbek Akhmadi, Guo Zhenlin, Zhang Xiaoxue, Qu Hao. Effects of different restoration measures on vegetation and soil characteristics in degraded desert steppe. Journal of Desert Research[J], 2025, 45(4): 295-304 doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00177

0 引言

荒漠草原作为荒漠和草原的过渡带,是典型的脆弱生态系统,广泛分布于中国北方干旱半干旱区1,除了可为畜牧业生产提供资源保障外,还可在防风固沙、水源涵养和生物多样性维持等方面发挥关键作用2。然而,受气候变化和人类活动的共同影响,荒漠草原面临严重的退化问题3-4,部分重度退化区域甚至出现沙化或盐渍化5。其中,风蚀导致的土壤养分流失和植被盖度下降是荒漠草原主要退化特征,其引发的土壤肥力和土地生产力下降,严重威胁着区域生态安全6

鉴于此,中国探索并实施了包括生物恢复、工程恢复等多种措施1,力图通过改变地表覆盖、土壤结构和养分循环过程等,对荒漠草原的恢复产生积极的影响7。沙障作为一种广泛采用的荒漠化治理手段,可通过物理屏障减少风蚀和沙埋,从而保护植被和土壤8。然而,沙障在实际应用中存在诸多局限。首先,沙障材料耐久性有限,如麦草或尼龙网通常会在4~7 a降解或失效,在极端气候条件下则作用时间更短9-10。其次,沙障对土壤养分和水分的改善效果有限。沙障对土壤养分的改善受到植被恢复和凋落物积累的间接影响11。植物活体沙障通过增加植被盖度和凋落物输入,能够促进土壤有机质的积累12-13。沙障对土壤养分的改善也存在时间滞后性14,短期内难以达到显著水平15。在科尔沁沙地的研究中,草方格沙障显著提高了土壤有机碳和全氮含量,但这种改善需要较长时间的积累16。现有研究多着眼于沙障单一措施对退化荒漠草原生态恢复的影响。然而,沙障在生态恢复过程中效果缓慢且作用有限,难以满足生态恢复的长期需求。因此,近年来,探讨如何通过沙障与其他措施协同改善土壤环境,从而提升生态恢复效率,已成为退化荒漠草原生态恢复研究的重要发展趋势17。凋落物会改善土壤微气候与提供碳源,并且会使表层土壤含水量提升18;有机肥施用则显著增加土壤有机质含量与微生物活性19。针对这二者与沙障协同作用下退化荒漠草原植被与土壤的如何响应的研究尚未见报道。

宁夏盐池作为中国荒漠草原的代表区域,是维护中国北方生态安全的关键节点20。受地理位置和气候条件影响,该区域土壤贫瘠,植被盖度偏低,生态系统不稳定21,加之不合理的人为开垦和过度放牧,加剧了荒漠草原植被退化、土壤侵蚀等生态问题22-23。近年来,在封育禁牧及其他政策的作用下,盐池的生态环境有所改善24,但荒漠草原作为脆弱生态系统,自我调节能力较弱,如何进一步提升恢复效率、优化恢复模式,建立可持续的生态修复技术体系尚需更深入的研究。因此,本研究以宁夏盐池荒漠草原的典型退化区作为研究区域,用5年的周期持续研究防沙网、凋落物、有机肥等不同处理组合下退化荒漠草原的恢复状况和影响机制,探索适宜于中国北方退化荒漠草原恢复的综合措施。

1 研究材料与方法

1.1 研究区概况

选择宁夏回族自治区盐池县的典型退化荒漠草原为研究区,研究区位于毛乌素沙漠南缘的高沙窝镇(37°04′—38°10′N,107°03′—107°04′E),属中温带大陆性气候,年均气温约8 ℃,极端最高温度36 ℃,极端最低温度-25 ℃,年均降水量282.3 mm,集中在6—8月。研究区土壤表层沙化较普遍,土壤类型以灰钙土为主25。植被盖度较低且呈现退化趋势,植物以旱生和中旱生类型为主,有柠条锦鸡儿(Caragana koushinskii)、蒙古冰草(Agropyron crisatum)、甘草(Glycyrrhiza uralensis)、赖草(Leymus secalinus)和黑沙蒿(Artemisia desertorum)等26。其中,柠条锦鸡儿因其根系发达,抗逆性强,防风固沙效益显著27-28,广泛用于当地沙地固定和土壤质地改良等生态修复工作中。

1.2 试验设计及样品采集

于2020年4月进行试验布设,共设置5个样地重复,每个样地设置对照、防沙网、防沙网+凋落物、防沙网+凋落物+有机肥4种处理,每种处理5个重复。防沙网的规格为1 m×1 m,高度20 cm;凋落物网袋规格为30 cm×40 cm,网孔大小为1 mm×1 mm,网袋内装有于试验地周围采集的柠条锦鸡儿叶凋落物(当年)20 g,凋落物网袋用铁签固定于地表。于2020年在防沙网+凋落物+有机肥处理样方内一次性均匀添加有机肥500 g(图1),有机肥组成为有机质43.1%、全碳32.6%、全氮1.07%、全磷0.37%;微生物有效活菌1 472 000 CFU·g-1、纤维素分解菌18 840 CFU·g-1、固氮菌2 830 CFU·g-1

图1

图1   试验设计

Fig.1   Experimental design


2020—2024年,于每年7月植物生长最旺盛的时期进行调查取样,测定表层土壤含水量(0~10 cm)、植被盖度,并同时在设有凋落物的每个处理组取回5个凋落物网袋,带回试验室进行失重率的测定;对于未设置凋落物网袋的处理均匀采集表层土壤,设置凋落物网袋的处理采集紧贴网袋的表层土。进而,对土壤C、N、P、K的含量和微生物数量进行测定。土壤有机碳及全氮含量采用燃烧法(vario MACRO cube, Elementar Analysensysteme GmbH);土壤有效磷含量采用浸提-钼锑抗分光光度(Olsen)法;土壤速效钾含量采用火焰光度法29测定;土壤微生物数量采用qPCR 法30测定。

土壤含水量采用烘干法测定29;将带回的凋落物网袋去掉泥沙和杂物后于65 ℃恒温箱烘24 h再称重,计算凋落物失重率。

D=M0-MtM0×100%

式中:D为凋落物干质量损失率(%);Mt 为样品分解t时间后损失的质量(g);M0为样品的初始质量(g)。同时,参考Olson衰减指数模型计算分解常数k,Olson衰减指数模型计算公式为:

Mt=M0e-kt

式中:Mt 为凋落物t时刻的质量(g);M0为初始质量(g);t为分解时间。

1.3 数据处理与分析

将不同的处理方式对土壤含水量、植被盖度、土壤养分含量、微生物数量的影响在SPSS 27.0.1软件中进行方差分析,使用Origin 2021软件进行绘图。将处理方式、时间及它们的交互作用对所测变量的影响同样在SPSS 27.0.1中进行双因素方差分析。用主成分分析(PCA)对构成潜变量的观测变量进行降维处理31,利用第1主成分轴载荷因子除以相应主成分特征值的平方根作为各观测变量的系数,可获得土壤养分和土壤微生物数量特征的数值,再应用结构方程模型(Structural Equation Model,SEM)探索在设置防沙网的基础上添加凋落物与有机肥的额外影响。使用R语言“Lavaan”和“semPlot”程序包,构建验证性模型。模型中,处理措施为外源变量;土壤含水量和植被盖度为独立观测变量;土壤养分为组合变量,由土壤碳、氮、磷、钾4个观测变量构成;土壤微生物数量为组合变量,由土壤细菌和真菌数量两个观测变量构成。之后,通过卡方(χ²)检验对构建的SEM进行拟合优度评估,当卡方检验>0.05,CFI>0.9,GFI>0.9,RMR<0.05,RMSEA<0.08时,SEM模型拟合良好32-33。凋落物质量损失利用R语言“ggplot”程序包进行作图。

2 结果与分析

2.1 植被盖度

各处理下的植被盖度均随时间呈现增长趋势,但不同处理对植被盖度的影响存在差异。单一防沙网处理下,植被盖度在试验期内均显著高于对照(63%~72%,P<0.05),但显著低于防沙网+凋落物和防沙网+凋落物+有机肥处理。防沙网+凋落物和防沙网+凋落物+有机肥处理的植被盖度随时间增长更为明显,对照植被盖度每年增长不到3%,单一防沙网处理植被盖度每年增长在2%以下,而防沙网+凋落物的植被盖度在试验期内年均提高25.9%,防沙网+凋落物+有机肥的植被盖度年均提高14.7%。方差分析结果显示,处理方式、时间及其交互作用对植被盖度均具有显著影响(P<0.001),其中处理方式的影响强度最大(图2)。

图2

图2   不同处理措施对植被盖度的影响

注:不同大写字母代表相同处理不同年份植被盖度差异显著,不同小写字母代表相同年份不同处理植被盖度差异显著(P<0.05)

Fig.2   Effects of different treatments on vegetation coverage


2.2 土壤含水量

单一防沙网处理的土壤含水量始终显著高于对照(P<0.05);防沙网+凋落物处理同样始终显著高于对照(P<0.05)。在试验前2年,与单一防沙网处理差异不显著(P>0.05),在之后3年则差异达到显著水平。防沙网+凋落物+有机肥处理的含水量在整个5年试验期始终显著高于对照和单一防沙网处理(P<0.05),而与防沙网+凋落物处理在试验前2年差异显著,之后3年未达到显著水平(图3)。

图3

图3   不同处理措施对土壤含水量的影响

注:不同大写字母代表相同处理不同年份土壤含水量差异显著,不同小写字母代表相同年份不同处理土壤含水量差异显著(P<0.05)

Fig.3   Effects of different treatments on soil water content


防沙网+凋落物处理下的土壤含水量在试验前2年出现明显增长(5.8%,P<0.05),其余相邻年份间增长都在2.4%以下,差异不显著;对照、单一防沙网处理及防沙网+凋落物+有机肥处理的含水量年际差异均不显著(P>0.05)。处理方式、时间及其交互作用均对土壤含水量有显著影响(P<0.001),但时间的主效应较弱(η²=0.042),处理方式对含水量的影响更为强烈。

2.3 土壤养分

单一防沙网处理与对照的养分含量(C、N、P、K)无显著差异(P>0.05);防沙网+凋落物处理的土壤C含量在试验第一年与对照无显著差异(P>0.05),但在第2~4年与对照及单一防沙网处理差异达到显著水平,土壤N、P、K含量在试验期间均与对照和单一防沙网处理存在显著差异;防沙网+凋落物+有机肥处理的土壤养分含量在试验期间均与对照和单一防沙网处理存在显著的差异,但与防沙网+凋落物处理的差异仅在试验前2年达到显著水平,之后差异不显著。

在时间尺度上,对照和单一防沙网处理下的养分含量未有显著变化,但防沙网+凋落物处理及防沙网+凋落物+有机肥处理的养分随时间显著增加。防沙网+凋落物处理下土壤C含量每年增加2%~4%,防沙网+凋落物+有机肥处理下土壤C含量第1年增加约10%,第2~4年每年增加2%~4%;防沙网+凋落物和防沙网+凋落物+有机肥处理下土壤N含量年均分别增长12.04%和9.69%,两组处理下的土壤P、K含量增长情况相似,每年增长均小于1%。结合方差分析得出,时间、处理措施及其交互作用对土壤养分含量均有极显著影响(P<0.001),其中处理措施对土壤养分含量的影响更强烈(图4)。

图4

图4   不同处理措施对土壤养分含量的影响

注:不同大写字母代表相同处理不同年份土壤养分差异显著,不同小写字母代表相同年份不同处理土壤养分差异显著(P<0.05)

Fig.4   Effects of different treatments on soil nutrient contents


2.4 土壤微生物数量

试验期间,单一防沙网处理下土壤细菌和真菌数量与对照差异不显著(P>0.05);添加凋落物和凋落物+有机肥均显著增加土壤细菌和真菌数量(凋落物添加凋落物细菌数量增加约10%,真菌数量增加20%~40%;添加凋落物+有机肥细菌数量增加13%~17%,真菌数量增加20%~40%。图5)。

图5

图5   不同处理措施对微生物数量的影响

注:不同大写字母代表相同处理不同年份土壤微生物数量差异显著,不同小写字母代表相同年份不同处理土壤微生物数量差异显著(P < 0.05)

Fig.5   Effects of different treatments on soil microbe


时间因素对菌落数量的影响不显著(细菌P=0.472,真菌P=0.533),但不同处理方式对菌落数量具有显著影响(图5)。

2.5 处理措施对植被盖度与土壤因子的路径效应

根据赤池信息量准则(AIC)值对相关变量的分析与筛选得到关于防沙网、防沙网+凋落物、防沙网+凋落物+有机肥3种处理措施下土壤因子路径效应的最优结构方程模型(SEM,图6)。

图6

图6   不同处理措施中土壤因子的路径效应

Fig.6   The path effects of soil factors under different treatments


单一添加防沙网的SEM解释了植被盖度99.0%的方差,路径系数为0.99,对植被盖度产生极显著正效应(P<0.001),直接提高植被盖度,但通过其他路径对植被盖度的影响不显著(P>0.1)。

防沙网+凋落物的SEM解释了植被盖度97.3%的方差,路径系数为0.32,产生极显著正效应(P<0.001);处理措施通过土壤特征对植被盖度产生间接影响:植被盖度与土壤养分之间呈极显著的正相关(P<0.001),土壤含水量对植被盖度的影响不显著(P>0.1),并且与土壤微生物不具有直接作用,土壤微生物对土壤养分的影响不显著(P>0.1)。

防沙网+凋落物+有机肥的SEM解释了植被盖度94.5%的方差,路径系数为0.32,产生极显著正效应(P<0.001);处理措施通过土壤特征对植被盖度产生间接影响:植被盖度与土壤养分含量显著正相关(P<0.001),土壤含水量对植被盖度的影响不显著,但土壤微生物数量对植被盖度存在路径系数为-0.09的显著负效应(P<0.05)。

2.6 施加有机肥对凋落物分解速率的影响

Olson衰减指数能够较好地模拟凋落物分解动态(图7)。未施加有机肥和施加有机肥的R2分别为0.98和0.94,因此,无论施加有机肥与否,凋落物残留质量百分比均随时间的增加而显著下降,呈现出良好的指数衰减模型拟合。未施加有机肥和施加有机肥两个公式中的衰减系数分别为-0.0832和-0.0789。

图7

图7   凋落物残留质量百分比的时间变化趋势

Fig.7   Changes in litter mass residue percentage over time


3 讨论

3.1 防沙网对退化荒漠草原恢复的影响

添加防沙网显著提高了土壤含水量和植被盖度,该结果与前人研究类似,主要原因是防沙网能够有效拦截降水并抑制蒸发,从而增强土壤的蓄水能力,并且可以通过降低风速、减少风蚀来改善土壤水分条件3234,进而为植被提供了稳定的生长环境,促进植被盖度的增加35。植被的恢复又通过根系固结作用及凋落物输入显著改良土壤理化性质,增强土壤抗风蚀能力,从而构建“防沙网-植被-土壤”协同互馈的生态正反馈机制36

然而,本研究中防沙网对土壤养分与微生物数量的影响不显著,该结果与前人的研究不完全一致。王安林等37在流动沙丘地人工梭梭林的研究表明,采用尼龙网格沙障显著增加了土壤细菌指数和土壤养分含量。防沙网本身的治沙机理(物理方式和固沙保水)以及观测时间、研究区域环境条件都有可能影响土壤养分和微生物的响应速度37-38,而在本研究中,防沙网对土壤养分和微生物数量影响不显著可能因为防沙网的高度不足以阻挡风力作用带走凋落物37,同时当地植被盖度较低,对风沙中有机质的截留作用较弱。

3.2 防沙网+凋落物对退化荒漠草原恢复的影响

当前,关于单一措施对植被恢复的影响研究较多。本研究表明,相对于单一采用防沙网,防沙网+凋落物对土壤含水量、植被盖度、土壤养分和土壤微生物数量有更强的正效应。凋落物在防沙网的保护下,能够有效地进入土壤,成为土壤有机质的来源,从而改善土壤的物理和化学性质,进而促进植被的生长和土壤微生物群落的数量39-40。这种协同效应主要体现在以下方面。首先,在水分调控方面,防沙网通过降低风速和抑制风蚀改善土壤水分状况,而凋落物作为地表覆盖层进一步减少水分蒸发,双重作用下土壤含水量显著提升37。其次,有研究指出,凋落物分解过程中释放养分,促进植物生长40-41,提高植被的生产力和盖度39。植被盖度的增加不仅有助于减少土壤侵蚀,还能通过植物根系的固定作用进一步稳定沙地40-41。在微生物响应方面,凋落物输入显著改变了土壤环境。一方面为微生物提供了丰富的碳源和营养底物提高微生物生物量42-43;另一方面通过分解产物(如有机酸)调节土壤pH,驱动微生物群落结构重组,表现为真菌/细菌比率上升和功能菌群(如纤维素分解菌、固氮菌)的增加44。在本研究中,防沙网+凋落物的作用下土壤特征与植被盖度都有显著改善,这与凋落物添加有密切关系。

3.3 防沙网+凋落物+有机肥对退化荒漠草原恢复的影响

防沙网+凋落物+有机肥的处理对植被盖度和土壤特征的影响,与对照组和单一防沙网处理相比,差异均达到显著水平,然而相较于防沙网+凋落物,其促进作用仅体现在土壤微生物数量方面。

防沙网+凋落物+有机肥与防沙网+凋落物两种处理下的植被盖度差异仅在第1年达到显著水平,但在试验的后4年并未达到显著水平,在土壤养分和含水量上的差异仅在前两年达到显著水平,后3年未达到显著水平,其原因可能为:本研究仅在第1年添加有机肥,土壤养分和植被缺乏直接的持续增长动力,并且有机肥的添加对凋落物分解速率影响并不明显,使得通过凋落物归还土壤的养分并未发生显著变化。有机肥自身含有的氮、磷、钾等养分使得两者间存在显著差异,同时为植物提供了丰富的养分,促进了植物的生长,进而提高了植被盖度3945-46;有机肥中含有大量的有机质,能够改善土壤的结构,增加土壤的孔隙度,从而提高土壤的保水能力,提高土壤的含水率4547,这些特性不仅改善了土壤的物理结构,还促进了微生物的活跃程度,进一步减少了养分流失48。凋落物的分解速率主要受其化学组成和环境条件的影响49-50,而有机肥的添加虽然改善了土壤环境,但对凋落物本身的化学组成影响有限,因此,凋落物分解速率的变化并不显著。本研究中,防沙网+凋落物+有机肥与防沙网+凋落物两种处理下土壤养分、土壤含水量在前两年出现了显著差异,但后期差异不显著。据此可推测,土壤养分和微生物数量并非荒漠草原凋落物分解的首要限制因子,其分解更可能是受到降水、温度等非生物因子的影响。

有机肥的添加使得土壤微生物数量与未添加有机肥有显著差异,这一发现与Xia等51的研究结果一致。首先,有机肥本身含有大量微生物,直接使土壤微生物数量增加;有机肥的添加提供大量的有机质和养分,能显著改变土壤微生物群落的结构和功能51,促进微生物的生长和繁殖46,特别是分解有机质的细菌和放线菌数量会显著增加52;此外,有机肥中的有机酸和其他代谢产物能够改变土壤的pH值,进一步影响微生物的群落结构53

综上,防沙网+凋落物和防沙网+凋落物+有机肥两种处理措施对植被盖度和土壤特征均产生积极影响。后者仅在土壤微生物数量提升方面显著高于前者,其他方面两者并无显著差异,考虑到防沙网+凋落物相对于防沙网+凋落物+有机肥更具经济性与便利性,选择防沙网联合凋落物的措施可作为荒漠草原生态恢复的最佳选择。

4 结论

采用防沙网、防沙网+凋落物、防沙网+凋落物+有机肥结合3种方式均能在一定程度上改善退化荒漠草原区的植被和土壤状况。单独使用防沙网可以有效地提高土壤含水量,增加植被盖度,但对土壤养分和微生物影响并不显著;在此基础上添加凋落物可以使土壤养分含量、土壤微生物数量有更显著的增加。因此,多种措施相结合相对单一措施更为有效。在防沙网+凋落物的基础上添加有机肥对植被盖度和土壤特征的效果明显,能在短期内改善土壤物理和化学性质,提高植被盖度,但并未对凋落物的分解产生显著影响。总体来看,其与防沙网+凋落物处理仅在土壤微生物数量上达到显著水平,在植被盖度和其他土壤特征上差异不显著。因此,综合考虑恢复效率和经济便利性,防沙网+凋落物可作为退化荒漠草原生态恢复的最优选择。在未来的研究中,应重点进一步探讨不同凋落物类型、有机肥添加频次和防沙网密度等对生态恢复的综合影响,以及不同措施在实践中的长效性和稳定性。

参考文献

刘黎明张凤荣赵英伟.

2000-2050年中国草地资源综合生产能力预测分析

[J].草业学报,20021):76-83.

[本文引用: 2]

Costanza Rd'Arge Rde Groot Ret al.

The value of the world's ecosystem services and natural capital

[J].Nature,19973876630):253-260.

[本文引用: 1]

裴浩吴昊关彦如.

土地沙化定义及其与沙被、草原退化、荒漠化关系的探讨

[J].内蒙古气象,20221):16-23.

[本文引用: 1]

赵哈林赵学勇张铜会.沙漠化的生物过程及退化植被的恢复机理[M].北京科学出版社2007.

[本文引用: 1]

2001-2010年《全国草原生态保护建设规划》(二)

[J].草业科学,2003209):80-84.

[本文引用: 1]

Van Pelt R SHushmurodov S XBaumhardt R Let al.

The reduction of partitioned wind and water erosion by conservation agriculture

[J].Catena,2017148160-167.

[本文引用: 1]

周也琛邵明安魏孝荣.

黄土高原土壤有机碳库对植被恢复的响应及其影响因素研究进展

[J].水土保持研究,2024316):395-405.

[本文引用: 1]

Zhang KZhang HAn Zet al.

Evaluation of windproof and sand fixation effect of protective system in the desert oasis ecotone of Mingsha Mountain Dunhuang

[J].Scientific Reports,20251554.

[本文引用: 1]

屈建军洪贤良李芳.

聚乳酸(PLA)网格沙障耐老化性能及防沙效果

[J].中国沙漠,2021412):51-58.

[本文引用: 1]

贾光普左合君王海兵.

高立式尼龙网沙障周围风沙运动特性的数值模拟与试验

[J].农业工程学报,20203618):109-117.

[本文引用: 1]

Wang RMeng ZGao Y.

Chemical characteristics of Salix psammophila sand barriers are accelerated degradation by ultraviolet irradiation and water

[J].Frontiers in Plant Science,2024151470347.

[本文引用: 1]

Chowaniec KZubek SSkubała K.

Exopolysaccharides in biological soil crusts are important contributors to carbon and nutrient storage after the restoration of inland sand dunes

[J].Plant Soil,20251-14.

[本文引用: 1]

Chowaniec KZubek SZalewska-Gałosz Jet al.

Mosaic of biological soil crusts and vascular plants contributes to the spatial heterogeneity of key soil properties at different successional stages of restored inland sand dunes

[J].Plant & Soil,20255101):603.

[本文引用: 1]

Liang YRi A Wang N.

Decay processes in Salix psammophila sand barriers increase soil microbial element stoichiomery ratios

[J].Frontiers in Environmental Science,2022101015821.

[本文引用: 1]

石麟赵雨兴哈斯额尔敦.

毛乌素沙地沙障环境下的沙丘迎风坡植被及土壤养分变化

[J].中国沙漠,2021415):140-146.

[本文引用: 1]

程莉宁志英杨红玲.

固沙措施对流动沙丘植被和土壤特性的影响

[J].中国沙漠,2024442):273-282.

[本文引用: 1]

王新源马立鹏程小云.

不同治沙措施对荒漠绿洲过渡带植物群落与土壤因子的影响

[J].生态学报,20224214):5869-5883.

[本文引用: 1]

李云飞谢婷石万里.

腾格里沙漠东南缘人工固沙植被区表层土壤有机碳矿化对凋落物添加的响应

[J].中国沙漠,2019395):200-209.

[本文引用: 1]

Shang LWan LZhou Xet al.

Effects of organic fertilizer on soil nutrient status,enzyme activity,and bacterial community diversity in Leymus chinensis steppe in Inner Mongolia,China

[J].Public Library of Science One,20201510):e0240559.

[本文引用: 1]

史德宽.

农牧交错带在持续发展战略中的特殊地位

[J].草地学报,199971):17-21.

[本文引用: 1]

Wang TZhu Z DWu W.

Sandy desertification in the north of China

[J].Science in China Series D,2002451):23-34.

[本文引用: 1]

孙毅丁国栋吴斌.

呼伦贝尔沙地沙化成因及防治研究

[J].水土保持研究,2007146):122-124.

[本文引用: 1]

王涛吴薇赵哈林.

科尔沁地区现代沙漠化过程的驱动因素分析

[J].中国沙漠,2004245):3-12.

[本文引用: 1]

常海军陈昕.

半干旱荒漠草原带沙化草地封禁治理效果研究

[J].中国沙漠,2007272):206-209

[本文引用: 1]

杨新国宋乃平李学斌.

短期围栏封育对荒漠草原沙化灰钙土有机碳组分及物理稳定性的影响

[J].应用生态学报,20122312):3325-3330.

[本文引用: 1]

李学斌陈林吴秀玲.

荒漠草原4种典型植物群落枯落物分解速率及影响因素

[J].生态学报,20153512):4105-4114.

[本文引用: 1]

刘任涛.

沙地灌丛的“肥岛”和“虫岛”形成过程、特征及其与生态系统演替的关系

[J].生态学杂志,20143312):3463-3469

[本文引用: 1]

杨阳刘秉儒宋乃平.

人工柠条灌丛密度对荒漠草原土壤养分空间分布的影响

[J].草业学报,2014235):107-115.

[本文引用: 1]

鲍士旦.土壤农化分析[M].北京中国农业出版社201330-34,81-82,22-24.

[本文引用: 2]

Lou JYang LWang Het al.

Assessing soil bacterial community and dynamics by integrated high-throughput absolute abundance quantification

[J].Peer J,20186e4514.

[本文引用: 1]

Wan W JHao X LXing Y Het al.

Spatial differences in soil microbial diversity caused by pH-driven organic phosphorus mineralization

[J].Land Degradation & Development,2021322):766-776.

[本文引用: 1]

Schermelleh-Engel KMoosbrugger HMüller H H.

Evaluating the fit of structural equation models:tests of significance and descriptive goodness-of-fit measures

[J].Methods of Psychological Research,200382):23-74.

[本文引用: 2]

Shen HDong S KLi Set al.

Grazing enhances plant photosynthetic capacity by altering soil nitrogen in alpine grasslands on the Qinghai-Tibetan Plateau

[J].Agriculture,Ecosystems & Environment,2019280161-168.

[本文引用: 1]

刘铮瑶董治宝赵杰.

人工固沙措施对沙丘沉积物特征及土壤养分的影响

[J].生态学报,2020404):1383-1391

[本文引用: 1]

孙悦超麻硕士陈智.

植被盖度和残茬高度对保护性耕作农田防风蚀效果的影响

[J].农业工程学报,2010268):156-159.

[本文引用: 1]

孔玲玲董治宝白子怡.

植被盖度和配置方式对土壤风蚀影响的风洞试验

[J].中国沙漠,2024441):235-243.

[本文引用: 1]

王安林马瑞马彦军.

复合型治沙措施对土壤细菌群落结构及功能的影响

[J].草业学报,2024333):46-60.

[本文引用: 4]

李娜王宝荣安韶山.

黄土高原草地土壤细菌群落结构对于降水变化的响应

[J].环境科学,2020419):4284-4293.

[本文引用: 1]

李金山马旭君吴晶.

不同强度平茬对柠条生长及养分归还的影响

[J].西部林业科学,2023521):57-63.

[本文引用: 3]

曲浩赵学勇赵哈林.

陆地生态系统凋落物分解研究进展

[J].草业科学,2010278):44-51.

[本文引用: 3]

宋蒙亚李忠佩刘明.

不同林地凋落物组合对土壤速效养分和微生物群落功能多样性的影响

[J].生态学杂志,20143309):2454-2461.

[本文引用: 2]

Medina-Roldán EWang MMiyasaka Tet al.

Precipitation controls topsoil nutrient buildup in arid and semiarid ecosystems

[J].Agriculture,20241412):2364.

[本文引用: 1]

王小平杨雪杨楠.

凋落物多样性及组成对凋落物分解和土壤微生物群落的影响

[J].生态学报,20193917):6264-6272.

[本文引用: 1]

刘红梅武爱兵崔立明.

植物凋落物分解对土壤化学性质的影响

[J].林业与生态科学,2015303):232-235.

[本文引用: 1]

Shi T SCollins S LYu Ket al.

A global meta-analysis on the effects of organic and inorganic fertilization on grasslands and croplands

[J].Nature Communications,2024153411.

[本文引用: 2]

Yu ZGuo BSun Tet al.

Effects of organic fertilizer substitution for mineral fertilizer on soil fertility,yield,and quality of Muskmelons

[J].Agronomy,2025153):639.

[本文引用: 2]

Khan M TAleinikovienė JButkevičienė L M.

Innovative organic fertilizers and cover crops:perspectives for sustainable agriculture in the Era of climate change and organic agriculture

[J].Agronomy,20241412):2871.

[本文引用: 1]

Tao W QWu Q QZhang Jet al.

Effects of applying organic amendments on soil aggregate structure and tomato yield in facility agriculture

[J].Plants,20241321):3064.

[本文引用: 1]

Qu HMedina-Roldán EWang Set al.

A 5-and a-half-year-experiment shows precipitation thresholds in litter decomposition and nutrient dynamics in arid and semi-arid regions

[J].Biology and Fertility of Soils,202460199-212.

[本文引用: 1]

Aerts R C.

Leaf chemistry and leaf litter decompo-sition in terrestrial ecosystems:a triangular rela-tionship

[J].Oikos,199779439-449.

[本文引用: 1]

Xia MLi PLiu Jet al.

Long-term fertilization promotes the microbial-mediated transformation of soil dissolved organic matter

[J].Communications Earth & Environment,202561):114.

[本文引用: 2]

Jiang SXue DFeng Wet al.

Long-term organic fertilization alters soil microbial community structure and its influence on faba bean production in a six-crop rotation system

[J].Plant and Soil,20241-17.

[本文引用: 1]

Zhi L YZheng B XXu Y Jet al.

Organic fertilizers shape the bacterial communities harboring pqqC and phoD genes by altering organic acids,leading to improved phosphorus utilization

[J].Soil Ecology Letters,202572):250296.

[本文引用: 1]

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