烏云嘎，鄭佳華，李邵宇，邢佳慶，趙天啟，喬薺瑢，張 峰，張 彬，王占海，趙萌莉

（1.內蒙古農業(yè)大學草原與資源環(huán)境學院, 內蒙古 呼和浩特 010019；2.內蒙古農業(yè)大學草地資源教育部重點實驗室,內蒙古 呼和浩特 010019；3.呼倫貝爾市農牧技術推廣中心, 內蒙古 呼倫貝爾 021008）

我國草地面積近4 億hm2，占國土面積41.7%[1]，其中，內蒙古草地面積占全國草原總面積的22%，是我國北方重要的生態(tài)安全屏障[2]。陰山北麓位于內蒙古高原的東南部和黃土高原的北部，面積6 ×104km2，是我國北方典型的農牧交錯帶，具有極重要的生態(tài)和經濟價值[3-4]。內蒙古荒漠草原與典型草原主要分布于陰山山脈以北的烏蘭察布高原，是生態(tài)環(huán)境的脆弱帶，對土地利用方式十分敏感。近50 年以來，在人口增加、農產品需求增長和經濟發(fā)展的驅動下，陰山北麓農牧交錯區(qū)開墾現(xiàn)象日漸嚴重，由此帶來的環(huán)境惡化愈加強烈[5]。相關研究表明，草地開墾會導致生物多樣性喪失[6]，植被類型減少[7]，土壤性質劣化，甚至會改變草地生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能，致使區(qū)域土地退化和環(huán)境惡化[8]。由于生態(tài)形勢嚴峻，我國自1999 年起在北方農牧交錯帶實施退耕還林工程為主的生態(tài)修復工作，旨在通過人工種植或自發(fā)恢復等方式，恢復植被和退化的生態(tài)系統(tǒng)，提高土壤質量，進而達到生態(tài)治理最終目標[9-10]。近年來，棄耕演替相關研究逐漸受到多數(shù)國內外學者關注，但大多集中于高原[11-12]、森林生態(tài)系統(tǒng)[13-14]，或者草甸草原[15-16]，關于荒漠草原與典型草原棄耕演替進行的研究則多集中于植物群落的變化[17-18]和土壤理化性質變化[19-20]，有關棄耕演替過程中土壤質量評價的研究較少。

土壤質量代表土壤的物理、化學和生物特性，是確?？諝夂退踩沫h(huán)境質量，提供營養(yǎng)，維護動物和人類安全的健康質量的綜合體[21]。只有對所在區(qū)域土壤進行準確的質量評價，才能合理地評估土壤質量狀況，從而對該地區(qū)土壤進行科學管理[22]。由于土壤系統(tǒng)的復雜性，無法直接測量土壤質量本身，但可以通過測量土壤物理、化學和生物學性質的指標進行綜合評價其土壤質量[23]。Nadal-Romero等[24]在歐洲比利牛斯山脈的一項研究結果表明，土壤有機碳是影響土壤質量的主要指標，經過50 多年的棄耕后，棄耕地土壤質量與草甸草原沒有顯著差異。Turan 和Filiz[25]在土耳其半干旱地區(qū)的研究得出結論，棄耕10 年后土壤性質有所改善。關于內蒙古陰山北麓農牧交錯帶荒漠草原與典型草原在自發(fā)恢復下是否能夠達到穩(wěn)定的天然草地狀態(tài)及其需要多長時間恢復鮮有報道。因此，探究棄耕地次生演替過程中土壤理化性質的變化，明晰自發(fā)恢復對土壤質量的影響，可以為草原區(qū)棄耕地生態(tài)恢復與可持續(xù)利用提供理論依據。

基于以上研究背景，為了評價不同類型草原棄耕地土壤質量的恢復能力，本研究采用Walker 等[26]提出的空間序列代替時間序列的方法研究棄耕演替，此方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的演替研究避免了需要在同一地點進行連續(xù)多年的直接觀測，對內蒙古陰山北麓荒漠草原與典型草原土壤理化性質進行研究，利用主成分分析法對土壤質量進行綜合評價，目的在于弄清棄耕演替過程中兩種草地類型棄耕地土壤理化性質如何變化，并計算兩種草地類型棄耕地在不同棄耕年限下的土壤質量變化趨勢，為棄耕地的恢復提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

于2019 年在中國內蒙古農牧交錯帶進行，荒漠草原區(qū)棄耕地位于內蒙古呼和浩特市武川縣西北部(41°09′ N, 111°45′ E)，屬中溫帶大陸性季風氣候，年平均降水量和氣溫分別為250 mm 和1.6 ℃，棄耕前耕作物種及方式為小麥(Triticum aestivum)、燕麥(Avena sativa)、油菜(Brassica napus)輪作?；哪菰膬?yōu)勢種為無芒隱子草(Cleistogenes songorica)、冷蒿(Artemisia frigida)等，土壤類型為淡栗鈣土。

典型草原棄耕地位于內蒙古錫林郭勒盟多倫縣，地處內蒙古錫林郭勒盟的南端陰山北麓東端(42°15′ N, 116°48′ E)，氣候屬中溫帶半干旱向半濕潤過渡的大陸性氣候，年平均降水量和氣溫分別為385 mm 和1.6 ℃，棄耕前耕作物種及方式為小麥、燕麥、玉米(Zea mays)輪作。其優(yōu)勢種為糙隱子草(Cleistogenes squarrosa)、羊草(Leymus chinensis)等，土壤類型為砂質栗鈣土。

1.2 試驗設計

本研究通過走訪、調查、查閱相關林業(yè)和草原局備案資料，分別選擇地形一致，棄耕前耕作方式基本一致，土壤類型、質地與周邊相鄰的天然草地一致，而且自棄耕以來未受到任何干擾的荒漠草原與典型草原樣地，選取同向、坡度一致的1999－2019年 (棄耕20 年，ab20)、2004－2019 年 (棄耕15 年，ab15)和2014－2019 年 (棄耕5 年，ab5)棄耕地和未棄耕的農田(農田，F(xiàn)armland)，并選擇土壤類型相同的天然草地(天然草地，NG)作為對照，5 種處理，各4 次重復，各重復樣地間距離小于5 km (圖1)。

圖1 樣地點位圖Figure 1 The location of the study area

1.3 土壤取樣及測定

1.3.1 土壤取樣

2019 年8 月份分別在兩個草地類型下3 個演替序列(5 年、15 年、20 年)及農田、天然草地進行采樣。分別在每個處理內設置距離大約為5 km 的4 個采樣點，每個采樣點中設置3 個100 m × 100 m的大樣方，從中隨機選取10 個1 m × 1 m 的樣方進行土壤樣品采集，共1 200 個樣方。這些取樣點具有相同的地形以及土壤條件，可以代表棄耕地土壤理化性質的總體變化。各樣方設置5 個取樣點，采用內徑為5 cm 的土鉆對0－10 cm 土壤表層進行取樣，為降低土壤異質性造成的誤差，將5 個取樣點采集的土壤樣品混合為1 個樣品，共1 200 份土壤樣品。此外，在每個100 m × 100 m 的樣方中分別使用環(huán)刀(容積100 cm3，內徑5.0 cm，高5.0 cm)采集土壤樣品，測其含水量及容重，共120 個環(huán)刀。

1.3.2 指標測定計算

將野外用環(huán)刀取回的土樣在室內進行處理后測定土壤飽和導水率、最大持水量、毛管持水量、田間持水量、土壤含水量、土壤容重及孔隙度：將環(huán)刀上、下蓋取下，換上墊有濾紙的底蓋后，稱量此環(huán)刀加濕土質量；將裝有濕土的環(huán)刀取去上蓋使其帶有網孔并墊有濾紙的一端向下放入平底盆中，注入并保持盆中水層的高度至環(huán)刀上沿為止，使其吸水12 h，水平取出，立即倒置，進行稱量，記為A；將稱量后的環(huán)刀，使帶有網孔并墊有濾紙的一端向下放置在平底盤中12 h，取出稱量，記為B；再將稱量后的環(huán)刀繼續(xù)放置在平底盤中，保持一晝夜，稱重，記為C。結果計算：

式中：A為浸潤12 h 后環(huán)刀 + 濕土重(g)；B為平底盤中放置12 h 后的環(huán)刀 + 濕土重(g)；C為平底盤中放置一晝夜后環(huán)刀 + 濕土重(g)；W為環(huán)刀中的干土重(g)；Wh為環(huán)刀重(g)。

土壤飽和導水率計算公式：

式 中：Ks 為 飽 和 導 水 率 (cm·s-1)；Q為 流 量(mL)；L為飽和土層厚度(cm)；S為環(huán)刀橫截面積(cm2)；t為滲透過水量Q所需的時間(s)；h為水層厚度(cm)。

利用烘干法測定土壤含水量：取一定量新鮮土樣放入鋁盒稱質量后，在105 ℃下連續(xù)烘干8 h 再稱質量，計算土壤含水量。

式中：w為含水率(%)；g0為鋁盒質量(g)；g1為鋁盒 +濕土質量(g)；g2為鋁盒 + 烘干土樣品質量(g)。

采用環(huán)刀法測定土壤容重及孔隙度；土壤全氮、全磷、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量采用AA3 流動分析儀測定；有機碳含量采用重鉻酸鉀容量法－外加熱法測定；采用pH 計測定土壤pH；每份土壤樣品重復測定4 次。

使 用 相 對 反 應 指 數(shù)(relative response indices，RRI)[27]來描述棄耕地和天然草原之間植被和土壤特征的相似性。計算公式如下：

式中：Cc 為棄耕農田土壤特征值；Cg 為天然草地土壤特征值。

RRI的取值范圍為-1～1。RRI越接近0，說明棄耕地與天然草地相似性越高，|RRI|越接近1，相似性越低。

1.3.3 土壤質量綜合評價方法

本研究選取15 個指標作為土壤質量評價因子，其中包含物理指標含水量、最大持水率、毛管持水率、田間持水率、毛管孔隙度、非毛管孔隙度和飽和導水率，化學指標pH、容重、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、全氮、有機碳、全磷和有效磷。使用SPSS 軟件通過KMO 檢驗法和Bartlett 球形檢驗法進行因子分析的適用性檢驗。計算得出荒漠草原與典型草原KOM值分別為0.735、0.699，說明指標間存在一定的相關性，Bartlett 球形檢驗結果分別為228.653、362.757，Sig 值均為0.000，說明各個指標之間存在相關性，可以進行主成分分析。選擇特征值大于1 的主成分，由相關系數(shù)法確定指標權重，計算各指標相對得分。根據因子成分矩陣除以相應特征值的算術平方根算出因子權重，再將因子得分帶入各個主成分得分方程式中計算不同地表類型土壤質量的得分F，得到不同地表類型草地土壤質量綜合得分，進行土壤質量綜合評價。

1.4 數(shù)據統(tǒng)計與分析

采用Excel 2019 對野外調查和室內測定所獲數(shù)據進行統(tǒng)計和處理，使用SPSS 25 軟件進行數(shù)據分析，其中采用One-way ANOVA 分析兩種草地類型不同棄耕年限對各指標的影響，處理間多重比較使用Duncan 檢驗(α=0.05)。使用SPSS 對數(shù)據進行KMO 檢驗和Bartlett 球形檢驗，確定適用主成分分析法后，對原始數(shù)據進行標準化處理。對15 個土壤理化性質進行主成分分析。運用Origin 2021 進行可視化處理。

2 結果與分析

2.1 荒漠草原和典型草原棄耕地土壤物理性質時間變化特征

隨著棄耕演替進行，荒漠草原土壤容重顯著降低(P＜ 0.05)，典型草原土壤容重在棄耕15 年樣地中顯著低于農田(P＜ 0.05) (圖2a)。棄耕20 年后荒漠草原土壤最大持水率較農田土壤顯著升高32%(P＜ 0.05)，且RRI 指數(shù)表明棄耕20 年后荒漠草原土壤最大持水量已恢復到天然草地水平(P＞ 0.05) (圖2b)。荒漠草原土壤含水率在棄耕20 年后較農田土壤顯著升高31% (P＜ 0.05)，典型草原土壤含水率在棄耕15 年后較農田土壤顯著升高41% (圖2c)。RRI 計算結果表明，棄耕20 年荒漠草原土壤含水率已恢復到天然草地水平，典型草原還未恢復(圖2b、c)。棄耕20 年后，荒漠草原土壤飽和導水率已恢復至天然草地水平，典型草原土壤飽和導水率在棄耕15 年、20 年樣地中顯著高于農田，RRI 指數(shù)表明棄耕20 年后已恢復至天然草地水平(圖2d)。棄耕后，土壤毛管孔隙度與非毛管孔隙度均較農田顯著增加(圖2e、f)，土壤毛管持水率與田間持水率無顯著變化(P＞ 0.05) (圖2g、h)。

圖2 土壤物理性質隨棄耕年限的變化Figure 2 Changes of soil physical properties with increasing duration since abandonment

2.2 荒漠草原與典型草原棄耕地土壤化學性質時間變化特征

棄耕5 年足以使荒漠草原土壤有效磷含量顯著升高(P＜ 0.05)，典型草原土壤有效磷含量在棄耕15 年后顯著高于農田。且RRI 指數(shù)表明，荒漠草原棄耕地土壤有效磷含量還未恢復到天然草地水平(P＜ 0.05)。典型草原棄耕 15 年和 20 年的土壤有效磷 含 量 已 恢 復 到 天 然 草 地 水 平 (P＞ 0.05)。棄 耕5 年、20 年樣地中，荒漠草原土壤全磷含量顯著低于農田(P＜ 0.05)，在典型草原，棄耕 20 年后土壤全磷含量顯著降低(圖3)?；哪菰c典型草原土壤有機碳含量在棄耕15 年后較農田土壤分別顯著升高38%和53%，RRI 指數(shù)表明棄耕15 年后土壤有機碳含量已恢復到天然草地水平(P ＞0.05)。棄耕5 年、15 年樣地中，荒漠草原土壤全氮含量顯著增加，典型草原土壤全氮含量在棄耕15、20 年樣地中顯著增加。棄耕后，荒漠草原土壤pH 較農田顯著降低，相反，典型草原土壤pH 則隨放牧強度增加而逐漸升高。棄耕后，荒漠草原與典型草原土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量顯著降低，RRI 指數(shù)表明棄耕15 年后其硝態(tài)氮含量恢復至天然草地水平。而棄耕5 年即可使其銨態(tài)氮含量恢復至天然草地水平。

圖3 土壤化學性質隨棄耕年限的變化Figure 3 Changes in soil chemical properties increased duration of abandonment

2.3 土壤質量評價及變化趨勢

主成分分析結果如表1 和表2 所列，計算得出荒漠草原前4 個主成分的特征值依次為7.898、1.730、1.387、1.112，均大于1，方差貢獻率分別為52.653%、11.537%、9.245%、7.413%，累積貢獻率達80.848%。說明前4 個主成分能夠反映土壤理化性質80.848%的信息。典型草原前4 個主成分特征值依次為7.672、2.600、1.399、1.086，均大于1，其方差貢獻率分別為51.144%、17.335%、9.328%、7.243%，累積貢獻率達85.050%。因此，都提取前4 個主成分，分別為Y1、Y2、Y3、Y4。

表1 荒漠草原樣地各主成分得分及綜合得分Table 1 The principle component scores and comprehensive scores of desert and typical steppe samples

表2 典型草原樣地各主成分得分及綜合得分Table 2 The main component scores and comprehensive scores of typical steppe samples

分別計算荒漠草原與典型草原前4 個主成分中15 個指標對應的系數(shù)，X1～X15依次為pH、含水量、最大持水率、毛管持水率、田間持水率、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、飽和導水率、容重、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、全氮、有機碳、全磷、有效磷，將計算得出的系數(shù)與準化后的數(shù)據相乘，得到主成分表達式F1、F2、F3、F4，最后計算其綜合得分。從主成分得分和綜合得分來看：

1)荒漠草原主成分Y1中有機碳、土壤容重的系數(shù)絕對值大于其他變量的系數(shù)絕對值，主成分Y2中，非毛管孔隙度的系數(shù)絕對值大于其他變量的系數(shù)絕對值，主成分Y3中土壤容重的系數(shù)絕對值大于其他變量的系數(shù)絕對值，主成分Y4中，全氮的系數(shù)絕對值大于其他變量的系數(shù)絕對值。

2)典型草原主成分Y1中pH 的系數(shù)絕對值大于其他變量的系數(shù)絕對值，主成分Y2中，土壤容重的系數(shù)絕對值大于其他變量的系數(shù)絕對值，主成分Y3中，飽和導水率的系數(shù)絕對值大于其他變量的系數(shù)絕對值，主成分Y4中，全磷的系數(shù)絕對值大于其他變量的系數(shù)絕對值(表3)。

表3 荒漠草原與典型草原樣地成分矩陣Table 3 Composition matrix of desert and typical steppe samples

兩種草地類型綜合得分結果表明，不同處理下荒漠草原土壤質量綜合得分高低表現(xiàn)為天然草地 ＞棄耕5 年 ＞ 棄耕20 年 ＞ 棄耕15 年 ＞ 農田。典型草原土壤質量綜合得分高低表現(xiàn)為天然草地 ＞ 棄耕15 年 ＞ 棄耕20 年 ＞ 棄耕5 年 ＞ 農田(表1、2)。

3 討論

3.1 荒漠草原和典型草原棄耕地土壤物理性質時間變化特征

容重影響著土壤中水、肥氣熱等肥力指標的變化和協(xié)調[28]，土壤容重與孔隙度有截然不同的變化規(guī)律。本研究結果發(fā)現(xiàn)荒漠草原與典型草原土壤容重隨棄耕年限的延長而減小(圖2a)，表明棄耕后土壤中物質的分解速率和生物歸還率隨棄耕年限延長而增加，促進土壤物質的良性循環(huán)，改良了土壤環(huán)境，導致土壤容重降低[29]，土壤的空隙性變好，土壤入滲能力增強，土壤水分也得到相應的改善，這與土壤含水量的變化相對應。這與陳瑤等[30]在黃土坡耕地棄耕地的研究結果一致。RRI 結果表明棄耕20 年后荒漠草原土壤容重已恢復到天然草地水平，典型草原還未恢復?？赡苁且驗榈湫筒菰邓勘然哪菰啵匀怀练e作用更強，導致典型草原土壤容重恢復較荒漠草原慢[31]。本研究中，棄耕后荒漠草原與典型草原土壤含水率均顯著增加(圖2c)。其原因可能是隨著棄耕演替的進行，植被覆蓋度和凋落物增加，導致土壤有機質增多，土壤團粒結構更加穩(wěn)定，從而使土壤能夠吸收大量水分，提高土壤含水率[32]。RRI 指數(shù)表明荒漠草原土壤含水率在棄耕20 年后恢復到天然草地水平，典型草原土壤含水率還未恢復(圖2c)?？赡苁怯捎诨哪菰郝浣Y構較典型草原簡單，對水分的需求相對較小，導致土壤含水率恢復速率比典型草原快。土壤飽和導水率與是反映土壤入滲性能的主要指標。在本研究中，棄耕后荒漠草原與典型草原土壤飽和導水率均顯著上升。主要是因為隨著棄耕演替進行，植被凋落物增多，微生物分解作用和酶促反應加劇，產生的有機酸能剝離與溶解土壤中的黏土礦物，使土壤顆粒變細，導致土壤飽和導水率上升[33]。且RRI 指數(shù)表明，棄耕20 年后兩種類型草原棄耕地土壤飽和導水率均已基本恢復到天然草原狀態(tài)(圖2d)?？赡苁且驗橥寥揽紫抖仍黾优c容重降低，導致棄耕地持水能力增強，飽和導水率增大[34]。這與梁向鋒等[35]在子午嶺林區(qū)試驗結果相同。本研究中，棄耕后土壤毛管孔隙度顯著增加(圖2e)，與Zhang 等[36]的研究結果相同。

3.2 荒漠草原與典型草原棄耕地土壤化學性質時間變化特征

土壤有機碳(SOC)作為土壤的重要組成部分，不僅會影響土壤質量，在全球碳循環(huán)中也發(fā)揮至關重要的作用[37]。在本研究中，棄耕后荒漠草原與典型草原土壤有機碳含量均顯著升高(圖3a)，且RRI指數(shù)表明，棄耕15 年后荒漠草原與典型草原土壤有機碳含量均已恢復到天然草地水平。Hoogmood 等[38]的研究結果則表明，棄耕還林50 年后，棄耕地土壤還未達到儲存土壤有機碳的最大潛力。Kucharik 等[39]的結果表明，棄耕后，土壤有機碳含量增加，與本研究結果一致。因為棄耕后隨著植被恢復，其生物吸收、固定和表層富積作用等使土壤有機碳含量有所增長[40-41]。本研究中，荒漠草原與典型草原棄耕地土壤有效磷含量均顯著升高(圖3b)，可能是因為棄耕后，草地植被逐漸恢復，地下微生物活性增強，加強對植被枯落物的分解，導致土壤中有效磷含量增多。RRI 指數(shù)表明棄耕20 年后荒漠草原土壤有效磷含量還未恢復到天然草地水平，典型草原則已恢復，這是由于典型草原降水比荒漠草原更多，土壤水分也更充足，導致土壤中有效磷含量恢復較快。本研究中，棄耕后荒漠草原土壤pH 顯著降低(圖3d)，因為農作物生長會消耗大量的土壤水分，導致土壤鹽分中的碳酸根離子在土壤表層大量聚集，使土壤pH 較高，棄耕后隨著植被逐漸恢復，其根系分泌物及殘體導致土壤有機酸的堆積，加劇了土壤的酸化[42]。典型草原土壤pH 顯著升高(圖3d)，可能是由于棄耕后植被生長旺盛，導致土壤水分匱乏，從而土壤的堿度也有所上升。土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量反映了土壤的供氮水平，是表征土壤肥力質量的主要指標之一。本研究中，棄耕后荒漠草原與典型草原土壤硝態(tài)氮與銨態(tài)氮均低于農田且隨著棄耕年限逐漸降低(圖3e、f)?？赡苁怯捎谵r田在前期耕作時施用有機肥導致可利用氮含量增加[43]。而鞏杰等[44]在黃土丘陵區(qū)的研究結果顯示棄耕地的硝態(tài)氮含量高于農田，與本研究結果不一致，可能是由于棄耕早期植被稀疏，導致土壤養(yǎng)分富集程度低，易于水土流失，致使其含量降低。后期恢復也相對較慢。

3.3 土壤質量綜合評價

土壤質量可以全面地反映土壤特性，是土壤條件動態(tài)評估的最敏感標準之一。對土壤質量進行綜合評價可以通過短期內的土壤動態(tài)情況描述長時間尺度上內在的和靜態(tài)的變化[45]。如表2 所列，本研究中，有機碳、非毛管孔隙度、容重、全氮是影響荒漠草原棄耕地土壤質量最主要的指標，銨態(tài)氮、容重、飽和導水率、全磷是影響典型草原土壤質量的主要指標。因為這些指標在4 個主成分成分矩陣中的系數(shù)絕對值較高，且不同處理之間存在顯著性差異。曲文靜[46]在研究中指出，銨態(tài)氮、有機質、容重主要影響荒漠草原土壤質量，與本研究結果基本一致。

土壤質量綜合評價得分表明，隨著棄耕演替進行，荒漠草原土壤質量綜合得分從高到低依次為天然草地 ＞ 棄耕5 年 ＞ 棄耕20 年 ＞ 棄 耕15 年 ＞ 農田。天然草地的綜合得分為正值，表明該植被類型下的土壤質量高于平均水平。而農田、棄耕地綜合得分值為負，則說明土壤質量低于平均水平[47]。之所以會出現(xiàn)這樣的結果，首先是天然草地土壤可以攔蓄更多的地表徑流，提高土壤養(yǎng)分含量，因此土壤質量較高[48]。其次棄耕5、15、20 年樣地間相比較，雖然都是棄耕地，但由于荒漠草原降水較少、植被蓋度低等影響，棄耕地土壤質量得分為負數(shù)，而棄耕5 年樣地中可能還有部分農田施肥殘留提高了土壤養(yǎng)分含量，土壤水分也有所改善，在一定程度上可以改善土壤肥力水平[49]，導致其質量得分高于其他兩個棄耕樣地。棄耕20 年與棄耕15 年相比較，棄耕20 年樣地植被恢復時間更長，養(yǎng)分攝入時間增加，土壤裸露面積更少，土壤結構和土地覆被不斷得到改善，進而土壤質量綜合得分高于棄耕15 年樣地[45]。農田土壤裸露面積較大，受風力侵蝕嚴重，導致土壤容重升高、孔隙度降低、土壤含水量降低、有機質含量下降從而導致土壤質量下降。典型草原棄耕15、20 年樣地與天然草地土壤質量得分為正值，表明土壤質量高于平均水平，農田與棄耕5 年樣地則相反。隨棄耕演替而增加。棄耕恢復促進植物生長，增加地上生物量，起到蓄水保土的作用，植被枯落物增加導致土壤有機碳增加，進而改善土壤質量[50]。棄耕后人類活動減少，植被恢復迅速，草本植物為土壤積累有機質，土壤空隙情況得到改善，有利于營養(yǎng)元素積累，土壤質量得到提升。因此，自發(fā)恢復有利于荒漠草原和典型草原棄耕地恢復。呂春花等[51]在黃土高原子午嶺地區(qū)土壤質量綜合研究結果表明隨著棄耕年限增加，植被覆蓋度增加，進而改善土壤理化性質，導致土壤質量綜合指數(shù)增長。與本研究結果一致。

4 結論

本研究中，荒漠草原、典型草原兩種草地類型棄耕地土壤理化性質中，土壤含水率、飽和導水率、孔隙度、土壤有機碳、全磷、有效磷含量隨棄耕年限延長而增加。土壤最大持水率指標在荒漠草原呈上升趨勢，在典型草原下降?；哪菰寥纏H 降低，典型草原pH 升高。土壤容重、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、全氮含量逐漸下降；毛管持水率、田間持水率無顯著變化。本研究從土壤理化性質方面對內蒙古陰山北麓荒漠草原與典型草原兩種草地類型的土壤質量進行評價。結果表明，影響荒漠草原土壤質量的主要因子是土壤有機碳、有機碳、非毛管孔隙度、容重、全氮，影響典型草原土壤質量的主要因子是pH、容重、飽和導水率、有機碳。主成分分析結果表明棄耕后荒漠草原土壤質量綜合得分由高到低依次為天然草地、棄耕5 年、棄耕20 年、棄耕15 年、農田，典型草原土壤質量隨棄耕年限延長而增加，棄耕15、20 年、天然草地土壤質量得分高于平均水平。表明在生態(tài)環(huán)境脆弱的陰山北麓農牧交錯帶，自發(fā)恢復有利于這兩種草地類型棄耕地的恢復，但棄耕20 年不足以使荒漠草原棄耕地土壤質量恢復至天然草地狀態(tài)。研究結果表明，荒漠草原與典型草原恢復速率不同，需要制定不同的恢復策略來加速荒漠草原與典型草原棄耕地恢復。