土壤改良剂与种植方法对阿富汗紫荆建植成本的影响机制及生态修复效益研究

本文研究了在干旱半干旱生态系统中，土壤改良剂（水凝胶、沸石、膨润土、牛粪）与种植方法（裸根苗vs容器苗）如何影响关键物种阿富汗紫荆（Cercis griffithii）的幼苗建立成本。结果表明，水凝胶能显著提高根区土壤水分（持水21天），促进幼苗存活率（95%）与生长；沸石、膨润土次之，而牛粪因高盐分产生负面影响。裸根苗生长优于容器苗，且结合水凝胶或膨润土时成为最具成本效益的修复策略。研究提出“修复效能指数（REI）”整合生态成果与经济效益，为干旱区植被恢复提供优化方案。

　　

引言

恢复半干旱灌丛生态系统面临环境条件不可预测、严重干旱、过度放牧及气候变化等多重挑战，其过程复杂、耗时且成本高昂。阿富汗紫荆（Cercis griffithii）作为横跨安纳托利亚至喜马拉雅山区的关键灌木物种，具有重要的生态、经济和文化价值，但近年来其种群数量显著下降。尽管直接播种适用于大规模项目，但其低发芽率和高幼苗死亡率限制了效果，因此容器苗种植成为主要重建方式，但报道显示种植后2年内幼苗死亡率超过60%，且高成本制约了大规模恢复。本研究旨在通过评估种植方法和土壤改良剂，提高阿富汗紫荆的定植率并降低恢复成本。

方法

研究在伊朗东北部阿尔加万达雷栖息地进行，该地为半干旱寒冷气候，土壤为砂质壤土，排水快、保水能力差。实验采用完全随机设计，比较两种种植方法（裸根苗与容器苗）与五种土壤改良处理（膨润土、沸石、牛粪、水凝胶及对照），共10个处理组合，每个处理重复6次。土壤改良剂在种植穴中与回填土混合施用，水凝胶以1%（w/v）比例与水混合后使用。幼苗存活与生长指标（高度、冠幅、冠体积、分枝长度）在连续两个生长季监测，土壤水分在灌溉后21天内定期测量。成本分析基于每公顷成功建立400株幼苗的费用，涵盖苗木生产、栽培及处理应用成本。

结果

土壤改良剂显著影响幼苗存活与生长。水凝胶处理表现最佳，灌溉后21天内土壤水分保持最高（7.1%），幼苗存活率达95%；沸石与膨润土处理存活率分别为75%与72.5%，而牛粪与对照处理存活率最低（50%与47.5%）。生长方面，水凝胶、沸石和膨润土处理显著提升幼苗高度、冠幅和冠体积，而牛粪与对照无显著差异。种植方法上，裸根苗在高度、冠幅和冠体积上显著优于容器苗，尤其在结合水凝胶、沸石或膨润土时差异明显，但两种方法存活率无显著差异。成本分析显示，裸根苗结合水凝胶或膨润土是最经济的选择，例如水凝胶处理中，容器苗每公顷成本为83.37美元，裸根苗为52.11美元，节省31.26美元。

讨论

土壤改良剂对土壤水分、幼苗存活与生长的效能

水凝胶通过高持水性和缓慢释放水分养分，有效改善土壤结构、孔隙度和生物活性，尤其在干旱期维持根区水分。沸石通过提升土壤孔隙度、渗透率和饱和导水率，增强水分养分保持能力，并调节pH值、减少氮损失，促进幼苗生长。膨润土虽对水分保持效果不显著，但通过改善土壤结构、促进根系穿透和微生物活动，间接支持幼苗生长。牛粪可能因高盐分（EC 4.63 dS/m）、未完全分解或病原微生物产生负面影响，导致其效果与对照无差异。

裸根苗与容器苗的生长与存活

裸根苗的优越生长可能源于苗圃中更发达的根系，移植后能更有效获取资源；而容器苗易出现根系盘旋，限制水分养分吸收。尽管裸根苗生长更佳，但两种方法存活率相似，反映裸根苗在适应野外环境上的优势，且成本更低，更适合大规模修复。

恢复成本

结合生态表现与经济效益，裸根苗配合水凝胶或膨润土是最优策略。水凝胶虽成本较高，但其高存活率可降低单位成功建植成本；沸石因材料成本高，经济性较差。研究提出的“修复效能指数（REI）”为评估恢复方案提供了实用工具，强调选择适宜种植方法与土壤改良剂对优化干旱生态系统修复的重要性。

实践意义

研究指出，修复效能指数可整合生态成果与成本效益，指导植被恢复项目优化；土壤改良剂的应用效果受苗木培育方法及运营成本影响；提升土壤水分保持能力的措施可能持续多年有效，促进幼苗建立。这些发现为阿富汗紫荆及其他类似干旱区灌木的恢复提供了科学依据，推动成本效益高的生态修复实践。