摘要
- 草原向灌丛的状态转变与生态系统层面的退化相关。在半干旱草原系统中，灌木入侵常常形成"肥沃岛屿"，即植被和关键资源集中在灌木下方，而周围空地中的资源则被消耗殆尽，从而降低了地上植物生物多样性及生态系统韧性。然而，土壤种子库和土壤养分在时空动态上往往与地上植被格局存在差异。因此，通过评估灌木入侵退化梯度上灌木微生境与空地微生境之间种子库和养分的差异，可以更好地理解潜在的灌木入侵轨迹和整体系统动态。
- 我们在半干旱干旱区开展了一项大规模的三年田间研究，评估退化梯度上种子库组成与地上植被、土壤大量元素及土壤pH值之间的关系。我们评估退化梯度、微生境及年份的影响，以揭示退化如何影响生态系统的再生潜力。
- 沿退化梯度，地上植被物种丰富度呈非线性逐年波动，而种子库物种丰富度则保持稳定。沿退化梯度，种子库在空地中耗竭更为明显，而在灌木下方则保持相对稳定。多年生禾本科种子密度比一年生杂草低一个数量级，但在整个梯度上均呈现出相同的模式——灌木下方种子密度高于空地。土壤大量元素遵循与种子库相同的模式，集中在灌木下方而空地中相对较少，但灌木下方土壤磷、钾和有机质的浓度随退化程度增加而降低。在空地中，土壤氮素沿梯度逐渐耗竭，pH值随退化程度升高而增加至中度至强碱性水平。
- 综合与应用。我们的研究结果表明，草原向灌丛退化过程中，空地中的土壤资源被消耗并集中于灌木下方，这是一种放大效应，维持了灌丛替代状态的持续存在。当跨越地上阈值后，再生"岛屿"可能影响灌丛状态的持久性，并对草原恢复的效果构成持续障碍。然而，我们的研究表明，既然资源并未从系统中流失，结合主动移除灌木的措施重新分配种子和养分，实际上可能有助于提高恢复成功的可能性。
利益冲突声明
作者声明，他们不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本文所报告的研究工作。
数据可用性声明
数据和元数据已在环境数据研究所（Environmental Data Institute, EDI）数据仓库中公开：https://doi.org/10.6073/pasta/8b3340793bad75ffa4b734bc68552f3b（Schroeder等人，2026）。
