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草地退化威胁生态可持续性,但不同区域植被与土壤特征响应差异不清。本研究对 215 篇文献 Meta 分析,发现退化加剧使土壤容重(SBD)、pH 升高,地上生物量(AGB)等植被指标及多数土壤属性下降,两区域响应有别,为退化草地评估与修复提供依据。
在全球气候变化与人类活动的双重压力下,草地生态系统正经历着前所未有的退化危机。作为地球陆地生态系统的重要组成部分,草地不仅是畜牧业发展的根基,还肩负着防风固沙、保持水土等关键生态功能。然而,目前学界对不同区域草地退化过程中植被与土壤特征的响应机制仍缺乏系统性认知,尤其是青藏高原与内蒙古高原这两个中国典型草原区,其退化模式的差异及驱动因素尚未明晰。为填补这一研究空白,中国科学院等机构的研究人员开展了一项针对两区域草地退化的综合研究,相关成果发表在《CATENA》期刊,为草地生态系统的保护与修复提供了重要科学依据。
研究人员通过 Meta 分析方法,整合了 215 篇相关文献数据,围绕 11 项关键指标(包括植被地上生物量、地下生物量、植被高度,以及土壤容重、pH、有机碳等),系统对比了青藏高原与内蒙古高原草地退化过程中植被与土壤特征的响应差异。
研究背景与问题
草地覆盖中国约 290 万公顷土地,占国土面积的 30.5%,其中青藏高原与内蒙古高原是典型代表。近年来,过度放牧、气候变化等因素导致两地草地退化严重,但植被与土壤对退化的响应存在区域差异。例如,内蒙古高原地上生物量和植被高度下降更显著,而青藏高原的地下生物量和土壤养分指标对退化更敏感。然而,这些差异背后的机制尚不明确,制约了针对性保护策略的制定。
研究方法
研究采用 Meta 分析,对两区域不同退化程度下的植被(地上生物量 AGB、地下生物量 BGB、植被高度 VH 等)和土壤指标(土壤容重 SBD、pH、土壤有机碳 SOC、土壤全氮 STN、土壤含水量 SWC 等)进行定量合成,并通过皮尔逊相关性分析和冗余分析(RDA)探讨指标间的关联及关键驱动因素。
研究结果
退化对土壤属性的影响
随着退化加剧,土壤容重(SBD)显著增加 16.74%,pH 升高 6.08%,而土壤有机碳(SOC)、全氮(STN)、含水量(SWC)等养分指标均呈下降趋势。其中,青藏高原土壤养分对退化的响应更为敏感,反映出其高寒生态系统的脆弱性。
退化对植被特征的影响
植被地上生物量(AGB)、地下生物量(BGB)和植被高度(VH)分别下降 95.85%、86.94% 和 109.98%。值得注意的是,内蒙古高原的 AGB 和 VH 降幅大于青藏高原,可能与其半干旱气候及人类活动强度较高有关。
植被与土壤的关联性
皮尔逊分析表明,AGB 和 BGB 与 SOC、STN、SWC 呈显著正相关,而 BGB 与 pH 呈负相关,揭示了土壤养分是维持植被生产力的关键因素。冗余分析进一步显示,土壤容重(SBD)和植被高度(VH)是两区域草地退化最敏感的指示指标。
研究结论与意义
本研究系统揭示了青藏高原与内蒙古高原草地退化对植被和土壤特征的分异影响,证实了土壤容重和植被高度可作为退化监测的核心指标,并明确了两区域退化驱动机制的差异:内蒙古高原地上植被对人类活动更敏感,而青藏高原地下生态过程对气候胁迫响应更显著。研究结果为制定区域特异性草地修复策略提供了科学基础,例如在内蒙古高原可优先通过合理放牧管理促进地上植被恢复,而在青藏高原需侧重土壤养分保育与高寒草种保护。此外,该研究强调了植被 - 土壤交互作用在退化过程中的重要性,为全球变化背景下草地生态系统的可持续管理提供了新视角。