过度放牧如何侵蚀半干旱山坡植被土丘的生态 “汇” 功能？

在半干旱生态系统中，植被与地表水流、沉积物流的反馈机制至关重要。研究人员针对半干旱灌丛，研究植被土丘大小、土壤有机碳（SOC）及植物压力的关系。结果发现，低放牧区大土丘增强资源保留，高放牧区则相反。该研究对理解干地生态系统有重要意义。

　　在广袤的半干旱地区，大自然正悄然发生着一系列复杂而微妙的变化。植被与地表的水、沉积物流动之间存在着紧密的反馈机制，这一机制对维持半干旱生态系统的稳定起着关键作用。然而，随着环境压力的增加，尤其是过度放牧的出现，这种微妙的平衡正在被打破。在半干旱地区，植被往往以斑块状分布，裸土斑块间的径流为下坡植被斑块提供了生长所需的水分，这是植物在干旱环境中生存的重要保障。但当过度放牧导致植被减少时，裸土的水文连通性增强，大量资源从山坡流失，生态系统面临退化的风险。

同时，微地形在这一过程中也扮演着重要角色。它既能通过形成土丘、洼地等地形影响水流和沉积物的流动，进而改变植被的生长环境；也可能因为人类活动和自然侵蚀而发生变化，对生态系统产生复杂的影响。可目前，人们对于微地形变化如何影响植被的表现，相关的实证研究还十分有限。

为了深入探究这些问题，来自国外的研究人员针对半干旱灌丛开展了研究。他们聚焦于植被土丘，想弄清楚土丘大小、土丘和丘间区域的土壤有机碳（SOC）含量以及土丘上植物所受压力之间的关系。研究成果发表在《CATENA》杂志上。

研究人员选择了位于塞浦路斯的半干旱灌丛作为研究区域，这里曾是松树林，如今因过度放牧变成了开阔的灌丛。他们在距离活跃农场不同距离的地方设置了 8 个 30×30 米的样地，以涵盖不同的放牧强度梯度。在每个样地中，选取野生橄榄树（Olea europaea）植被斑块及其上坡的裸土区域进行研究。

研究中，研究人员运用了多种技术方法。在样地选择上，通过距离农场远近和两种评估放牧压力的方法（计数牲畜粪便颗粒和访谈农民）确定不同放牧强度的样地。对于土壤和植被的测量，从每个样地的斑块和裸土区域采集表层土壤（0 - 5cm）样本，在实验室分析土壤有机碳和氮含量；同时测量土丘大小（高度、面积和体积）、植物高度和冠层面积，以及与植物水和养分压力相关的 4 种叶片特征（叶片相对含水量 RWC、叶片干物质含量 LDMC、叶片碳同位素 δ¹³C 和叶片氮含量）。最后，利用线性混合效应模型分析数据，探究不同变量之间的关系。

研究结果

1. 土丘大小和植物冠层大小随放牧压力的变化：测量的植被土丘平均高度为 0.19m，平均面积为 0.40m²，平均体积为 0.03m³，野生橄榄树平均冠层高度为 0.68m，平均冠层面积为 0.94m²。土丘大小在低放牧区略高于高放牧区，但差异不显著；植物冠层大小在低放牧区明显大于高放牧区。由于山羊啃食，高放牧区植物较小。为消除植物冠层大小对土丘大小的影响，研究人员计算了相对土丘大小比，发现高放牧区相对土丘大小比的平均值普遍高于低放牧区，但差异也不显著。
2. 土壤肥力和植物压力随土丘大小的变化：研究人员将土丘大小的指标简化为土丘体积和土丘体积 / 冠层面积。结果发现，在低放牧区，土丘体积增加对土壤有机碳斑块 - 裸土比有显著正向影响；而在高放牧区，这种影响不存在。土丘体积 / 冠层面积增加在低放牧区对斑块中的土壤有机碳有正向影响，在高放牧区则为负向影响，且对高放牧区裸土区域的土壤有机碳也有显著负面影响。在植物压力方面，高放牧区土丘体积增加对叶片干物质含量有显著负面影响；土丘体积 / 冠层面积增加对两个放牧区的叶片氮含量都有负面影响，且在低放牧区对叶片相对含水量有正向影响，在高放牧区则为负向影响。

研究结论与讨论

以往研究认为植被土丘是资源集中的热点区域，能增强植被的抗逆性，但该研究表明，在过度放牧的山坡上，较大的植被土丘可能会减少资源可用性，增加植被的水和养分压力。低放牧区，土丘相对植物冠层增大主要与沉积增加和土壤肥力提高有关；高放牧区则与丘间区域侵蚀增加和土丘资源汇作用降低有关。这可能是因为高放牧区径流积累更多，增强了径流侵蚀力。

同时，研究还发现高放牧区较大土丘上的灌木叶片含水量较低，与土壤有机碳含量降低一致，表明高放牧区土丘的资源汇作用较弱。不过，研究未发现土丘发育与其他植物水分胁迫指标（如叶片碳同位素、叶片干物质含量）的关系，这可能与植物根系类型有关，浅根植物受影响可能更大。

此外，该研究也存在一定局限性，未考虑其他可能影响资源再分配的微地形特征，如细沟和踩踏路径，也未直接测量资源再分配，而是用资源对比和土丘发育作为指标。

总的来说，该研究揭示了植被土丘在资源再分配过程中的双重作用。在低放牧压力下，土丘发育有助于植物拦截和保留径流驱动的资源；而在高放牧压力下，土丘增大可能导致植物与主要资源再分配路径脱节，增加生态系统资源损失，降低植被的抗逆性。这一发现强调了在评估干地生态系统抗逆性时，必须考虑微地形的影响，为深入理解干地生态系统功能提供了重要依据，也为后续研究指明了方向，即进一步探究微地形对植物抗逆性的影响，以及如何在实际生态保护和恢复中更好地利用这些规律。