中国北方荒漠草原长期围栏封育恢复效应及其环境依赖性

　　 摘要:

围栏封育是荒漠草原脆弱生态系统恢复的有效方式，为揭示长期围栏封育后荒漠草原生态系统结构和功能的恢复效应及其轨迹，并探讨其对封育年限、降雨、温度、植被和土壤类型等环境因子的依赖性。本研究以中国北方荒漠草原生态区为研究对象，基于2000—2023年间165篇中英文文献的meta分析，整合99个独立试验的7109条数据：涵盖植被、土壤及微生物等66个属性参数，展开系统研究，结果表明：长期围栏封育后，（1）植被结构（高度、盖度和密度）、多样性（物种丰富度和香农维纳指数）和功能（生物量、枯落物量和净初级生产力），分别显著提升了30%—50%、10%—15%和20%—90%；土壤结构（团聚体）、养分（水分、全磷、全钾）及微生物活性（碳氮含量和土壤呼吸），分别显著提升了8%—30%；（2）植被结构与多样性在封育0—5年内显著恢复，但生态功能和过程（地上地下生物量、净初级生产力、土壤水分养分、土壤呼吸）的全面恢复，通常需要11—15年；（3）植被和土壤恢复存在显著的时间（4年和10年）、降雨（160 mm、250 mm和290 mm）和温度（3.5℃、6℃和8℃）阈值，阈值前后生态恢复效果和轨迹表现出显著差异。荒漠草原经历20多年围栏封育恢复：地上植被恢复较快，但土壤结构和功能恢复滞后，生态系统过程的稳定性尚未完全实现。生态系统恢复效应存在封育年限、降雨和温度多重环境阈值，且不同生态系统属性的恢复效果和轨迹，在环境阈值存在显著差异，这些可作为长期封育草地的适应性管理的参考点；未来区域尺度整体多要素、多功能的综合恢复提升，需要在特定气候、植被类型下，采取生态恢复与生产利用相结合的道路。