禁止放牧可以通过改善植被和土壤的特性来减少沙漠草原地区的土壤风蚀

《Soils and Foundations》：Grazing exclusion reduces soil wind erosion in desert steppe through improving properties of vegetation and soil

内蒙古荒漠草原围封禁牧后植被覆盖和土壤有机碳显著提升，通过137Cs同位素技术测定发现围封≥10年时风蚀土壤模数降至358.56 t km?2 a?1，结构方程模型显示植被生物量和土壤有机碳对减少风蚀具有直接作用。

　　在内蒙古的沙漠草原中，由于自然环境的严酷性和人类活动的影响，风蚀现象在过去几十年中变得尤为严重。这一地区以其独特的生态环境而闻名，主要表现为降水稀少、生态系统结构脆弱，以及高强度的放牧活动。这些因素共同作用，导致了土壤侵蚀的加剧，特别是风蚀问题。风蚀不仅影响草原的生产力，还对生态系统的结构和功能产生深远的影响，同时增加了沙尘暴等自然灾害的发生频率。因此，研究如何通过减少放牧来缓解风蚀问题，对于改善沙漠草原的生态环境具有重要意义。

在这一背景下，研究团队选择在内蒙古沙漠草原的92个平坦草地区域开展实地调查，覆盖面积达63,000平方公里。这些区域的放牧排除措施实施时间各不相同，包括0年（未采取任何措施）、1–3年、4–9年以及≥10年四个阶段。研究的目的是通过结构方程模型分析放牧排除措施的实施时间对风蚀土壤侵蚀模数（SWEM）的影响，并进一步探讨土壤性质和植被特征的变化如何在这一过程中发挥作用。

研究发现，放牧排除措施显著提升了植被覆盖度和生物量，同时改善了土壤的有机碳含量和水分状况。这些变化在一定程度上有效降低了风蚀的发生。具体而言，植被覆盖度（VC）和土壤水分（SW）的提升对风蚀土壤侵蚀模数（SWEM）产生了显著的负向影响，表明它们在减缓风蚀方面发挥了关键作用。此外，土壤有机碳（SOC）的增加也对SWEM产生了显著的负向影响，进一步说明植被和土壤性质的改善有助于减少风蚀。

研究团队采用了一种先进的方法来评估风蚀土壤侵蚀模数，即利用放射性同位素13?Cs作为示踪剂。这种方法能够有效地追踪土壤颗粒的迁移路径，从而确定不同放牧排除措施实施时间下的风蚀情况。13?Cs同位素主要来源于20世纪60年代的核武器试验，其半衰期为30.17年。该同位素通过干湿沉降过程沉积在地表，并与细颗粒土壤，特别是黏土矿物和表层土壤中的有机质紧密结合。由于其在植物中的生物利用度较低且溶解性差，13?Cs的迁移主要依赖于土壤颗粒的物理移动。这一特性使得13?Cs成为评估土壤侵蚀模数和沉积速率的重要工具。

通过这种方法，研究团队能够准确地测量不同放牧排除措施实施时间下的风蚀土壤侵蚀模数，并建立植被特征和土壤性质与风蚀之间的关系模型。研究结果表明，放牧排除措施实施时间越长，土壤侵蚀模数越低。在放牧排除实施时间超过10年的草地区域，其土壤侵蚀模数显著低于未采取措施的草地区域，这说明长期的放牧排除措施在改善土壤和植被状况方面具有明显效果。

此外，研究还发现，放牧排除措施对土壤性质和植被特征的改善具有显著影响。在放牧排除实施时间超过10年的草地区域，其植被地上生物量（UAB）比放牧区域高出141%，比放牧排除实施时间为1–3年的草地区域高出111%，比放牧排除实施时间为4–9年的草地区域高出54%。这一结果表明，随着放牧排除措施的实施时间增加，植被的恢复和生长逐渐增强，从而进一步减少了风蚀的发生。

在放牧排除实施时间为4–9年的草地区域，其植被地上生物量比放牧区域高出58%，比放牧排除实施时间为1–3年的草地区域高出38%。这些数据表明，即使在较短的放牧排除时间下，植被的恢复也已经开始显现，但其效果仍不如长期实施的放牧排除措施显著。而在放牧排除实施时间为1–3年的草地区域，其植被地上生物量虽然比放牧区域有所提高，但这种提高并不显著，说明放牧排除措施的实施需要一定的时间才能显现其对植被的积极影响。

研究还发现，土壤有机碳（SOC）的增加对风蚀土壤侵蚀模数（SWEM）产生了显著的负向影响。这表明，SOC的提升在减缓风蚀方面发挥了重要作用。SOC的增加主要来自于植被地上生物量和枯落物生物量的提升，而这些提升又与放牧排除措施的实施时间密切相关。因此，放牧排除措施的实施不仅有助于改善植被状况，还通过提升SOC含量间接减少了风蚀的发生。

此外，研究团队还发现，土壤水分（SW）的增加对风蚀土壤侵蚀模数（SWEM）产生了显著的负向影响。这表明，SW的提升在减缓风蚀方面同样具有重要作用。土壤水分的增加主要来自于植被的恢复和生长，以及土壤结构的改善。这些变化使得土壤更加稳定，从而减少了风蚀的发生。

综上所述，研究结果表明，放牧排除措施在改善沙漠草原的生态环境方面具有显著效果。随着放牧排除措施的实施时间增加，植被的恢复和生长逐渐增强，土壤性质也得到改善，从而有效降低了风蚀的发生。这些发现不仅有助于理解放牧排除措施对风蚀的影响机制，也为沙漠草原的生态恢复和可持续管理提供了科学依据。