柠条锦鸡儿引入对中国荒漠草本植被的双重效应：短期退化与长期恢复的根-土系统机制解析

《Plant and Soil》：Dual effects of Caragana korshinskii introduction on herbaceous vegetation in Chinese desert areas: short-term degradation and long-term recovery

中国干旱区人工灌丛建设导致草本植被退化，但其生态过程尚不明确。为此，研究人员通过根系构型、土壤大孔隙和矿物颗粒结构的多尺度分析，揭示了柠条锦鸡儿引入后根-土系统的短期资源竞争（0–24年）与长期土壤改良（35年后）的双重作用机制，为生态恢复实践提供了重要理论依据。

　　

研究背景与目的(Aims)：

在中国干旱区域，大规模人工灌丛建设已被观察到会导致草本植物退化，然而驱动这一现象的深层生态过程仍不清晰。本研究旨在探究人工灌丛建立后根系构型(root architecture)、土壤大孔隙(soil macropore)与矿物颗粒(mineral particles)结构的变化及其内在联系，以揭示草本植被退化的成因与过程。

研究方法(Methods)：

依据柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)的林龄设置五种处理：对照草地、9年生、14年生、24年生和35年生林分。共获取36个环刀样本。所有样本经CT扫描后，采用Avizo 2024.2软件内置模块计算根系、土壤大孔隙和矿物颗粒的相关参数。

研究结果(Results)：

柠条锦鸡儿引入后，根-土系统网络趋于密实化——灌丛地的根表面积密度、体积密度、平均等效直径及连通性均高于对照草地。土壤大孔隙和矿物颗粒的表面积密度与体积密度均与林龄呈显著正相关（P?<?0.05）。值得注意的是，尽管粗壮的主根普遍增多，细根簇的数量却相应减少。在异质环境中，土壤矿物颗粒对土壤大孔隙具有显著正向作用，而植物根系则对大孔隙和矿物颗粒均表现出显著促进效应。根系通过促进土壤矿物颗粒的发育，间接推动了大孔隙的形成。

研究结论(Conclusions)：

柠条锦鸡儿引入初期，水分和养分资源向灌木粗根系周围聚集，限制了邻近草本植物的资源可利用性。经历短期竞争（0–24年）后，长期的土壤改良潜力促进了柠条引入后期（35年后）草本植被的部分恢复。