木本植被作为半干旱环境土壤恢复与生态系统管理的可持续解决方案

本研究针对半干旱地区生态系统脆弱、土壤健康退化等问题，通过分析伊朗北部六种优势植被类型（包括禾本科草本和木本植物）对土壤生物、化学及物理特性的影响，揭示了Carpinus orientalis通过高质量凋落物（低C/N比）显著提升土壤肥力（2-3倍）和生物活性（如微生物量C/N、基础呼吸等），为半干旱区生态修复提供了以本土木本植被为核心的科学策略。成果发表于《Applied Soil Ecology》，对土壤功能评估和退化土地恢复具有重要实践意义。

　　

半干旱地区占地球陆地面积的40%以上，其脆弱的生态系统面临土壤退化、生物多样性下降等严峻挑战。土壤健康作为衡量生态系统服务的关键指标，受植被类型深刻影响，但不同植物如何通过凋落物输入和微气候调节改善土壤功能尚不明确。伊朗北部半干旱山区作为典型研究区域，其优势植被（如Carpinus orientalis和Crataegus spp.）可能通过独特的生物地球化学循环机制维持土壤活力，这一假设亟待验证。

为解决上述问题，来自伊朗的研究团队在Mazandaran省Kohne-Lashak地区（海拔1600-1700 m）选取6种优势植被覆盖区（包括Hordeum vulgare等草本和Carpinus orientalis等木本植物），采用多季节采样策略：采集90份凋落物样本分析理化特性，90份土壤样本（30×30×10 cm）测定化学物理性质，180份样本（夏季/秋季各半）评估生物指标（如线虫、原生动物种群及微生物量碳氮MBC/MBN）。通过对比C/N比、养分含量及生物活性参数，系统揭示了植被类型对土壤健康的调控机制。

研究结果

1. 凋落物特征
   Carpinus orientalis的凋落物层厚度（3-6 cm）显著高于其他植被，其C/N比降低1.5-2.5倍，总氮提升0.3-1.2%，钾磷含量增加0.5-1.8%。这种高质量凋落物为后续土壤改良提供了物质基础。

2. 土壤生物响应
   木本植被（尤其是Carpinus）显著提升秋季土壤动物种群（如螨类Acarina）和夏季微生物活性：微生物量碳（MBC）和氮（MBN）分别增加2-3倍，基础呼吸（BR）和底物诱导呼吸（SIR）同步升高，验证了其通过冠层遮荫维持土壤微气候的假说。

3. 化学物理性质
   Carpinus覆盖区土壤有机质输入增加，促使氮转化效率提升，有效缓解了半干旱区有机氮矿化瓶颈，这与该物种凋落物高氮特性直接相关。

结论与意义
研究首次量化了半干旱区木本与草本植被对土壤健康影响的梯度差异：Carpinus orientalis ?? Crataegus spp. ?? Rhamnus pallasii ?? 禾本科草本。其核心机制在于木本植物通过低C/N比凋落物输入和微气候调控，形成“凋落物-微生物-养分循环”正向反馈。该成果为半干旱区生态恢复提供了两重实践指导：（1）优先选择本土木本物种（如Carpinus）以快速提升土壤功能；（2）需长期监测凋落物分解与季节性生物活性动态。论文发表于《Applied Soil Ecology》，为全球类似生态系统的可持续管理提供了范式。