荒漠草原灌丛人为转变过程中土壤微生物养分限制特征

来源：环境科学杂志2026年第1期北京时间：

作者：赵亚楠,李志丽,王红梅,李百炼,张振杰,林刚,付晶莹,江东

单位：宁夏大学林业与草业学院, 银川 750021,中国科学院地理科学与资源研究所, 北京 100101,宁夏大学林业与草业学院, 银川 750021,宁夏大学林业与草业学院, 银川 750021,宁夏大学西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室, 银川 750021,美国加利福尼亚大学(河滨)生态复杂性及其建模实验室, 河滨 CA 92521-0124,宁夏大学林业与草业学院, 银川 750021,中国科学院地理科学与资源研究所, 北京 100101,中国科学院大学资源环境学院, 北京 100049,中国科学院地理科学与资源研究所, 北京 100101,中国科学院大学资源环境学院, 北京 100049,中国科学院地理科学与资源研究所, 北京 100101,中国科学院大学资源环境学院, 北京 100049

摘要：干旱和半干旱草原地区种植旱生灌木用于植被恢复已经成为普遍模式，事实上其加速着区域草原灌丛化进程. 目前关于人为灌丛化对草原生态系统的生态学后效研究陆续开展，但荒漠草原向灌丛人为转变过程土壤微生物养分利用和限制变化并未深入探究. 为此，以宁夏东部荒漠草原灌丛引入近40 a形成的具有代表性的草地-灌丛镶嵌体为研究对象，从群落尺度（荒漠草地-草地边缘-灌丛地边缘-灌丛地）及其微生境尺度（植丛、空斑和根区）开展荒漠草地向灌丛地转变过程中土壤-微生物-胞外酶化学计量、微生物养分限制和内稳态特征研究. 结果发现，荒漠草地向灌丛地转变过程中群落尺度土壤碳氮比（C∶N）、土壤碳磷比（C∶P）、微生物生物量氮磷比（MBN∶MBP）、胞外酶碳氮比（EEAC∶EEAN）和微生物氮素利用效率（NUE）显著降低，而微生物生物量碳氮比（MBC∶MBN）、胞外酶碳磷比（EEAC∶EEAP）、胞外酶氮磷比（EEAN∶EEAP）和微生物碳素利用效率（CUE）显著增加. 上述指标在不同微生境下变异较大，但却没有表现出明显的“根际效应”和“沃岛效应”，也不随着距离灌丛根区的远近呈现规律变化. 酶计量矢量分析模型均表明荒漠草地向灌丛地转变后由微生物磷限制转变为微生物氮限制，而且微生物相对碳限制也随之增加. 然而，元素内稳态特征由荒漠草地的严格内稳态转变为灌丛地的弱可塑性. 冗余分析的结果显示，土壤微生物生物量碳、土壤碳氮比和土壤碳磷比可作为预测微生物养分限制的重要指示性因子. 结果表明，荒漠草原灌丛转变已经改变了土壤-微生物-胞外酶碳氮磷化学计量、微生物养分限制和内稳态特征. 考虑到长期灌丛引入后土壤旱化和退化趋势，微生物可能进一步影响灌丛/草本-土壤-微生物的正反馈关系，加剧灌丛的竞争优势，对荒漠草原原生植被和土壤带来复杂且不可预知的后果，应该谨慎对待灌丛引入这种植被恢复方式，基于自然的解决方案可能是干旱半干旱区植被恢复的首选.

关键词：荒漠草原,人为灌丛化,生态化学计量,土壤胞外酶活性,微生物养分限制,内稳态,