呼伦贝尔沙地退化过程中植物-土壤系统特征及其影响机制

作者：奈曼站  更新时间：2023-01-16

沙漠化是干旱和半干旱区草地面临的最严重的生态问题之一，严重影响了可持续发展目标的实现。然而，我们对沙漠化过程中植物-土壤系统的养分平衡、群落动态和生态恢复的关键限制因素的研究仍不够系统全面，也缺乏足够的信息来支撑近原生植物群落恢复实践。

中国科学院奈曼沙漠化研究站的恢复生态学研究团队长期从事干旱和半干旱区生态环境领域的研究工作。在本研究中，团队成员对呼伦贝尔沙地沿沙漠化发展梯度的景观类型（沙质草地、固定沙丘、半固定沙丘、半流动沙丘、流动沙丘）开展了调查，分析了沙漠化对植物、土壤和土壤微生物多样性的影响特征，探索性地提出了呼伦贝尔沙漠化草地近原生植物群落构建参照系。结果表明：沙漠化使土壤有机碳（SOC）和养分含量下降，并导致氮（N）、磷（P）供应失衡（N:P显著降低，p < 0.05）（图1）。沙漠化未改变植物群落水平上的碳（C）、N和P化学计量关系，但促进了养分从根系向地上组织的再分配。从沙质草地到流动沙丘，地上生物量N、P含量分别增加了9.8%、39.3%，而地下生物量N、P含量分别减少了26.1%、37.7%，在群落水平上存在N限制（植物N:P < 10）（图2）。沙漠化导致优势物种从多年生草本植物转变为一年生沙生植物，随着沙漠化程度加剧，植物多样性和生物量显著下降（p < 0.05）（图3），但微生物群落多样性无显著变化（p > 0.05）。冗余分析表明，主要环境影响因素为土壤N:P（解释率为29.6%），其次是pH、电导率和土壤细颗粒（解释率为24.3%）（图4）。基于此，提出了呼伦贝尔沙地近原生植物群落恢复参照系。

该成果以Response of plant-soil system to desertification in the Hulun Buir Sandy Land, China为题在线发表在农林科学领域期刊Land Degradation & Development (IF = 4.377)上。西北研究院奈曼沙漠化研究站特别研究助理陈云为本文第一作者，李玉强研究员为通讯作者。该研究获中国科学院战略性先导专项A类（XDA26020104）和国家自然科学基金项目（31971466）资助。

文章链接：https://doi.org/10.1002/ldr.4586

图1 不同景观类型和微生境土壤碳、氮、磷化学计量特征

图2 不同景观类型植物碳、氮、磷化学计量特征

图3 不同景观类型和微生境植物生物量和多样性特征

图4 冗余分析排序图揭示了植物、土壤微生物群落多样性的关键影响因子