張志明， 孫小妹， 包段紅， 姚寶輝， 王志成， 蘇軍虎

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室，中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)新西蘭梅西大學(xué)草地生物多樣性研究中心，甘肅 蘭州 730070；3.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

祁連山是我國(guó)黃河和黑河流域重要的水源產(chǎn)流地和生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)域?；哪菰鳛槠浔甭粗饕纳鷳B(tài)系統(tǒng)類型，通常情況下土壤貧瘠、植被稀疏、抗干擾能力差和自我恢復(fù)較慢，但在水土保持、防風(fēng)固沙和生物多樣性保護(hù)等方面具有極其重要的功能，是我國(guó)西部重要的生態(tài)安全屏障［1］。近年來，由于受到氣候變化和人類活動(dòng)的影響，荒漠草原退化情況加劇［2］，主要表現(xiàn)為物種數(shù)減少、覆蓋度降低，進(jìn)一步使草地面積減少［3］。隨著生態(tài)工程的實(shí)施，草原荒漠化和沙化土地面積持續(xù)減少，退化程度連續(xù)減輕，沙化土地植被蓋度也穩(wěn)步提高，但治理的沙化土地植被處于恢復(fù)階段，極易發(fā)生反彈。草地退化和荒漠化的影響因素具有多樣性，包括自然因素（如氣候、火災(zāi)、物種入侵）和人為因素（如過度放牧和開墾）［4-5］，后期的管理與保護(hù)也是影響再退化的原因之一，加之在植被恢復(fù)和荒漠治理過程中，許多科技的應(yīng)用和推廣脫離了植被退化的真正原因，使得研究水平和推廣機(jī)制受到限制，造成修復(fù)技術(shù)在荒漠化治理中的效果并不顯著［6］。如何遏制荒漠草原的進(jìn)一步退化以及如何科學(xué)地修復(fù)和管理成為當(dāng)前亟需解決的問題［7］。

土壤為植物體的生長(zhǎng)和發(fā)育過程中提供所需的養(yǎng)分［8］。土壤中碳、氮、磷和鉀作為主要元素，為植物的生長(zhǎng)和發(fā)育提供養(yǎng)分和環(huán)境條件，也是生態(tài)系統(tǒng)中的重要功能指標(biāo)［9］。研究發(fā)現(xiàn)隨著荒漠草原沙漠化程度的加劇，導(dǎo)致其生態(tài)系統(tǒng)中土壤粗砂粒含量和土壤容重增加，草地植物群落生物量、香農(nóng)維納指數(shù)、豐富度指數(shù)、蓋度和土壤中水分、細(xì)砂粒、黏粉粒、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮等均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)［10-12］。土壤中有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀和堿解氮等作為土壤速效養(yǎng)分指標(biāo)，能直接反映土壤中速效養(yǎng)分對(duì)植物生長(zhǎng)和發(fā)育的供應(yīng)情況［13］。在不同植物對(duì)土壤環(huán)境改良作用的工作積累發(fā)現(xiàn)，不同植物在生長(zhǎng)過程中，由于其根部構(gòu)成、凋落物類型以及分泌物對(duì)土壤微生物群落的影響各異，造成同一地區(qū)不同植物根際土壤含水量和養(yǎng)分等均有很大差別［14-15］。植物群落演替過程與土壤互作，植物群落及生物量也會(huì)影響土壤養(yǎng)分，同時(shí)植物生長(zhǎng)受土壤養(yǎng)分制約，而植物產(chǎn)生的凋落物和根系也會(huì)導(dǎo)致土壤養(yǎng)分的變化［16］。在植被演替過程中，其根際土壤養(yǎng)分除受生物量分配和植物群落結(jié)構(gòu)影響外，還受到氣候、母質(zhì)、自然理化性質(zhì)等影響，人為干擾和放牧或動(dòng)物采食都影響到土壤養(yǎng)分［17］?？梢娫诓煌脖活愋秃脱萏骐A段因其生物量形成、積累和分解速率的不同，會(huì)對(duì)其根際的土壤養(yǎng)分產(chǎn)生獨(dú)特的作用。理解植物與土壤養(yǎng)分關(guān)系，對(duì)探討區(qū)域植物群落結(jié)構(gòu)及動(dòng)態(tài)的關(guān)鍵過程，指導(dǎo)區(qū)域植被恢復(fù)實(shí)踐以及優(yōu)化自然資源管理策略亦具有重要的價(jià)值。

目前對(duì)于荒漠草原生態(tài)系統(tǒng)的研究大多數(shù)都集中在放牧強(qiáng)度［18］、養(yǎng)分添加［19］、降水模擬［20］等對(duì)載畜率、物種多樣性、群落結(jié)構(gòu)特征各方面影響的研究。對(duì)不同植物生物量分配及根際土壤養(yǎng)分的變化研究較少，研究不同植物間的植被特征、根際土壤養(yǎng)分及其相關(guān)性對(duì)于荒漠草原生態(tài)系統(tǒng)草地保護(hù)和生態(tài)修復(fù)具有重要的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義［21］。本文選取祁連山北麓荒漠草原駱駝蓬（Peganum harmala）、狗尾草（Setaria viridis）、中華羊茅（Festuca sinensis）、堿茅（Puccinellia distans）和冰草（Agropyron cristatum）5種優(yōu)勢(shì)植物，分析其生物量、根冠比和根際土壤養(yǎng)分特征，探究其植物生物量分配及其與土壤養(yǎng)分間的關(guān)系，旨在了解荒漠草原的植被和土壤現(xiàn)狀，為荒漠草原植被重建和生態(tài)修復(fù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于祁連山北麓的甘肅省酒泉市阿克塞哈薩克族自治縣哈爾滕村（38.88°N、95.10°E），如圖1 所示。海拔約3200 m，年均氣溫基本小于3.9 ℃，年均降水量在18.8～176.0 mm范圍內(nèi)，年蒸發(fā)量約為1800～2500 mm。全縣草原主要由花海子、前山、哈爾騰和安南壩4大草場(chǎng)組成，總面積達(dá)1096 hm2，占全縣總面積32.74%，是典型的高寒荒漠草原地區(qū)［22］。采樣點(diǎn)位于哈爾滕草原，該地區(qū)表層土壤有機(jī)質(zhì)含量為21.4 g·kg-1，全氮含量為0.33 g·kg-1，全磷含量為0.73 g·kg-1，全鉀含量為9.78 g·kg-1。地區(qū)植被蓋度為3%～10%，植被群落物種包括珍珠豬毛菜（Salsola passerina)、刺葉柄棘豆（Oxytropis aciphyila）、灌木亞菊（Ajania fruticulosa)、駝絨藜（Ceratoides latens）和沙蒿（Artemisia desertorum)等。

圖1 研究區(qū)位點(diǎn)圖Fig.1 Site map of the study area

1.2 樣品采集

植物和土壤樣品均于2021年8月中旬采集，隨機(jī)選取5種植物的植株體各25株，通過人工挖掘方法獲取完整植株體，挖掘深度為20～30 cm，然后按照地上、地下部分，分別標(biāo)記裝袋帶回實(shí)驗(yàn)室。將植物樣品先用自來水沖洗2～3 次，再用蒸餾水沖洗2～3 次，除去樣品上的灰塵等雜物。將樣品置于烘箱，溫度設(shè)為105 ℃進(jìn)行30 min 殺青，然后調(diào)置于65 ℃下烘干至恒重；根際土的采集參照抖土法［23］采集每個(gè)植物的根際土壤樣品，標(biāo)記裝袋。帶回實(shí)驗(yàn)室經(jīng)自然風(fēng)干，剔除其他植物根系和石塊等雜物，然后研磨過100目篩，裝袋待測(cè)。

1.3 樣品測(cè)定

土壤理化性質(zhì)的測(cè)定方法參考《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》［24］。土壤有機(jī)碳（Organic carbon，OC）經(jīng)過重鉻酸鉀溶液消煮后，采用硫酸亞鐵滴定法測(cè)定；土壤全氮（Total nitrogen，TN）含量采用H2SO4-NaSO4:CuSO4:Se 催化法消煮，用半微量凱氏定氮法測(cè)定；速效氮（Available nitrogen，AN）用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；全鉀（Total potassium，TK）含量用NaOH 熔融火焰光度計(jì)法測(cè)定；速效鉀（Available potassium，AK）含量采用NH4OAc-火焰光度計(jì)法測(cè)定；土壤全磷（Total phosphorus，TP）含量測(cè)定采用鉬銻抗法顯色法測(cè)定；速效磷（Available phosphorus，AP）含量采用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定，土壤含水量（Soil water content，SWC）用烘干法測(cè)定。

1.4 變異系數(shù)

變異系數(shù)（Coefficient of variation，CV）是一個(gè)能反映變異程度的有效指標(biāo)，其定義為標(biāo)準(zhǔn)差與平均值之比：

式中：δ為標(biāo)準(zhǔn)差；μ為平均值；當(dāng)CV≤10%時(shí)，為弱變異；當(dāng)10%100%時(shí)，為強(qiáng)變異。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2016 和SPSS 23.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素方差分析檢驗(yàn)不同植物生物量和根際土壤養(yǎng)分，用最小顯著差數(shù)法檢驗(yàn)差異顯著性。為了揭示高寒荒漠草原環(huán)境因子與植物生物量之間的關(guān)系，應(yīng)用R 語(yǔ)言軟件Vegan 軟件包基于線性模型進(jìn)行冗余分析（Redundancy analysis，RDA），為評(píng)估環(huán)境因子對(duì)生物量影響的相對(duì)重要性，分別計(jì)算每個(gè)環(huán)境因子的決定系數(shù)（R2），R2越小，表示該環(huán)境因子對(duì)植物生物量影響越小。Pr表示相關(guān)性的顯著性檢驗(yàn)，所有排序的顯著性均由Permutation test（置換999次）進(jìn)行檢驗(yàn)［25］。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同植物的生物量及其根冠比分析

通過對(duì)祁連山北麓荒漠草原5種優(yōu)勢(shì)植物的生物量和根冠比的差異性分析可見（表1），在同一樣本數(shù)下不同優(yōu)勢(shì)植物的地上生物量、地下生物量、總生物量和根冠比差異顯著（P<0.05），不同植物間地上生物量大小為：駱駝蓬>狗尾草>冰草>中華羊茅>堿茅；地下生物量大小為：駱駝蓬>中華羊茅>冰草>狗尾草>堿茅；總生物量大小為：駱駝蓬>冰草>中華羊茅>狗尾草>堿茅，且駱駝蓬、堿茅、中華羊茅和冰草等作為多年生植物生物量大部分集中在地下，而狗尾草作為一年生植物的生物量大多數(shù)集中在地上部分。不同植物間根冠比大小為：堿茅>冰草>中華羊茅>駱駝蓬>狗尾草。

表1 祁連山北麓5種植物生物量及根冠比Tab.1 Biomass and root-to-shoot ratio of five species at the northern foothills of the Qilian Mountains

2.2 不同植物的根際土壤養(yǎng)分及其化學(xué)計(jì)量特征分析

通過對(duì)不同植物根際土壤含水量和養(yǎng)分的測(cè)定發(fā)現(xiàn)（表2），根際SWC和AP含量在不同植物間差異不顯著（P>0.05）；根際土壤AN和AK含量在各植物間差異顯著（P>0.05），其中駱駝蓬植物根際土壤AN含量為最高，狗尾草植物根際土壤AN含量為最低；不同植物間根際土壤AK和SWC含量大小為：冰草>狗尾草>駱駝蓬>堿茅>中華羊茅。根際土壤OC、TN、TP、TK在不同植物間差異顯著（P<0.05），堿茅植物根際土壤OC含量顯著高于狗尾草、冰草、中華羊茅和駱駝蓬（P<0.05），不同優(yōu)勢(shì)植物根際間OC含量大小為堿茅>狗尾草>冰草>中華羊茅>駱駝蓬；中華羊茅植物根際土壤TN 含量相較于其他植物根際土壤TN 差異顯著（P<0.05）；不同植物根際土壤TN 含量大小為：中華羊茅>駱駝蓬>狗尾草>冰草>堿茅，中華羊茅和狗尾草植物根際土壤TP含量顯著高于駱駝蓬、堿茅和冰草（P<0.05），不同植物根際土壤TP 含量大小為：中華羊茅>狗尾草>冰草>堿茅>駱駝蓬；駱駝蓬和狗尾草植物根際土壤TK 含量顯著高于中華羊茅、堿茅和冰草（P<0.05），不同植物根際土壤TK含量大小為：狗尾草>駱駝蓬>中華羊茅>冰草>堿茅。

表2 祁連山北麓5種植物根際土壤養(yǎng)分及其化學(xué)計(jì)量特征Tab.2 Rhizosphere soil nutrients and their stoichiometric characteristics of five plants at the northern foothills of the Qilian Mountains

通過對(duì)不同植物根際土壤的化學(xué)計(jì)量比特征研究發(fā)現(xiàn)（表2），根際土壤碳氮比（C:N）、碳磷比（C:P）、氮磷比（N:P）和碳鉀比（C:K）在不同的植物間均差異顯著（P<0.05）。不同植物根際土壤C:N 大小為：堿茅>狗尾草>冰草>駱駝蓬>中華羊茅；C:P大小為：堿茅>冰草>駱駝蓬>狗尾草>中華羊茅；N:P大小為：駱駝蓬>冰草>堿茅>中華羊茅>狗尾草；C:K大小為：堿茅>冰草>狗尾草>中華羊茅>駱駝蓬。

2.3 不同植物的生物量和根際土壤養(yǎng)分及其計(jì)量比變異分析

通過對(duì)不同植物生物量和根際土壤養(yǎng)分特征的變異系數(shù)發(fā)現(xiàn)（表3），駱駝蓬植物地上生物量和根冠比及根際土壤TP 和TK，狗尾草植物根際土壤TK、C:P、AP和SWC，中華羊茅植物根際土壤TP、TK和AP，堿茅植物根際SWC，冰草植物根際土壤C:P、AN 和SWC 均屬于弱變異，其余不同植物間生物量和根際土壤養(yǎng)分和化學(xué)計(jì)量特征為中等變異。

表3 祁連山北麓5種植物根際土壤養(yǎng)分、生物量及根冠比變異系數(shù)Tab.3 Coefficients of variation of soil nutrients,biomass and root-shoot ratio of five plants at the northern foothills of the Qilian Mountains

2.4 植物間生物量與根際土壤養(yǎng)分的相關(guān)性分析

如圖2 所示，為了更好地揭示荒漠草原土壤養(yǎng)分特征和生物量及根冠比間的相互作用關(guān)系，采用RDA分析方法，將荒漠草原不同植物根際土壤養(yǎng)分及其化學(xué)計(jì)量特征與植被生物量作為2個(gè)變量進(jìn)行分析，RDA 能夠可以直觀的顯示兩者之間的關(guān)系，通過環(huán)境因子與植被特征間的RDA分析可見，環(huán)境因子對(duì)植被生物量的總累積解釋率為97.7%，第1、2排序軸分別解釋了76.5%、21.7%（表4）。SWC、N:P、TK、AN與植物地上、地下生物量與總生物量之間呈正相關(guān)性，而TC、TP、C:N、C:K、AP 等與植物地上、地下及其總生物量之間呈負(fù)相關(guān)性，但與植物間的根冠比呈正相關(guān)性。不同土壤因子對(duì)荒漠草原植物的生物量和根冠比的影響不同，按照R2排序（表5），結(jié)果為：AN>AK>C:K>OC>N:P>SWC>TP>AK>C:N>C:P>AP>TN，只有堿解氮和全鉀與生物量和根冠比相關(guān)性顯著（P<0.05）。

表4 土壤因子與植物生物量RDA結(jié)果Tab.4 RDA results of soil factors and plant biomass

表5 土壤因子和植物生物量RDA排序相關(guān)系數(shù)Tab.5 RDA ranking correlation coefficient between soil factors and plant biomass

圖2 植物生物量和土壤養(yǎng)分特征的RDA排序圖Fig.2 RDA ranking plot of plant biomass and soil nutrient characteristics

3 討論

3.1 不同荒漠優(yōu)勢(shì)植物的根冠比和生物量

植物生物量的分配差異可反映不同生活史植物的生存機(jī)制和適應(yīng)策略，而根冠比作為一項(xiàng)陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要指標(biāo)，能夠預(yù)測(cè)植物地上、地下生物量及其分配中在應(yīng)對(duì)全球氣候變化的問題上具有重要的意義［26］。目前，我國(guó)對(duì)于荒漠化治理尤其是防沙治沙的標(biāo)準(zhǔn)化工作仍然十分滯后，主要還是缺少標(biāo)準(zhǔn)化的水土保持技術(shù)、科研成果轉(zhuǎn)化緩慢以及先進(jìn)的成果和技術(shù)得不到推廣和應(yīng)用［27］。本文通過對(duì)荒漠草原植被和土壤研究發(fā)現(xiàn)，在荒漠草原上駱駝蓬植物地上和地下生物量較其他4種植物間差異較顯著，這是因?yàn)轳橊勁钭鳛槎嗄晟荼局参锊粌H具有高大的植株體還具有發(fā)達(dá)的根系，以便為來年植物體的生長(zhǎng)發(fā)育提供物質(zhì)基礎(chǔ)。不同植物間根冠比差異較顯著，根冠比反應(yīng)了植物對(duì)資源的分配情況，其比值的大小可體現(xiàn)出植物是將資源更多的分配到地上還是地下［28］。在荒漠草原水分作為主要的限制因子，對(duì)于資源的分配影響較大，且大多數(shù)分配到地下。研究發(fā)現(xiàn)生活史短的植物主要將生物量集中在地上部分，而多年生植物則主要將生物量集中在地下部分［29］。這與本文結(jié)論基本一致，駱駝蓬、堿茅、中華羊茅和冰草作為多年生草本，地下生物量高于地上生物量；而狗尾草作為一年生草本，它的地上生物量高于地下生物量。

3.2 不同荒漠優(yōu)勢(shì)植物對(duì)根際土壤養(yǎng)分特征的影響

在生態(tài)系統(tǒng)中土壤作為生物與環(huán)境相互作用的基質(zhì)，不僅貯存著能夠使植物不斷生長(zhǎng)發(fā)育所需的大量養(yǎng)分，土壤中養(yǎng)分含量的多少還會(huì)直接影響植被群落的組成、結(jié)構(gòu)和功能［30］?；哪菰捎谄渫寥镭汃?、植被類型單一，導(dǎo)致自身生態(tài)環(huán)境較為脆弱，但長(zhǎng)期以來植物已經(jīng)形成了自身的相關(guān)適應(yīng)性機(jī)制，不同植物結(jié)構(gòu)對(duì)土壤養(yǎng)分的需求和適應(yīng)都有所差異［31-32］。關(guān)于不同植物對(duì)土壤根際養(yǎng)分的影響相關(guān)性研究在不同的研究中結(jié)論并不一致，邵文山等［33］通過研究發(fā)現(xiàn)，不同植物養(yǎng)分指標(biāo)均具有差異性，而本文中有些植物土壤根際土壤養(yǎng)分指標(biāo)無顯著性差異，這可能與植物自身生長(zhǎng)習(xí)性及生活史有關(guān)。根際是植物根系影響下的特殊生態(tài)環(huán)境，根系與土壤在根際區(qū)共同構(gòu)建了一個(gè)特殊的微生態(tài)環(huán)境，有著不同于根際區(qū)的養(yǎng)分特性，其養(yǎng)分水平能直接反應(yīng)植物與土壤之間的物質(zhì)交換過程［34-35］。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)與本研究區(qū)的土壤養(yǎng)分底值相比，5種優(yōu)勢(shì)植物根際對(duì)土壤有機(jī)碳和全磷有明顯的富集現(xiàn)象，中華羊茅根際對(duì)土壤全氮與狗尾草和駱駝蓬根際對(duì)土壤全磷也具有富集作用。但是本研究區(qū)不同植物根際土壤的C:N（30～150）遠(yuǎn)高于中國(guó)土壤C:N（10～12）的平均水平［36］。通常情況下，土壤C:N較低有利于促進(jìn)土壤微生物活力的作用，有助于增強(qiáng)土壤有機(jī)質(zhì)的礦化作用［37］，而本研究不同植物根際土壤的C:N 均處于較高水平，表明試驗(yàn)區(qū)土壤中N 較為缺乏，并且土壤C:N 的指示作用有待進(jìn)一步研究。土壤C:P 為P 元素礦化能力的標(biāo)志［38］，試驗(yàn)區(qū)土壤C:P 介于5～45 之間，當(dāng)土壤C:P 小于200 時(shí)，也就是說較低的土壤C:P會(huì)對(duì)土壤C、P含量的增加產(chǎn)生積極的影響，也說明在該地區(qū)P 相對(duì)缺乏。土壤N:P 作為N 飽和的標(biāo)志，能夠指示土壤養(yǎng)分對(duì)植物生長(zhǎng)過程中的供應(yīng)狀況［39-40］，該試驗(yàn)區(qū)不同植物根際土壤N:P介于0.1～0.5之間，遠(yuǎn)低于中國(guó)土壤的平均值［36］，再次說明在該地區(qū)土壤N 缺乏。通過對(duì)荒漠草原5種優(yōu)勢(shì)植物根際土壤養(yǎng)分及其化學(xué)計(jì)量特征的研究，可直觀揭示不同植物對(duì)土壤養(yǎng)分的富集作用以及該研究區(qū)土壤養(yǎng)分匱乏現(xiàn)象，為荒漠化治理及植被恢復(fù)過程中物種的選擇和養(yǎng)分補(bǔ)充提供一定的依據(jù)，但有關(guān)荒漠草原優(yōu)勢(shì)植物根際養(yǎng)分差異機(jī)理還需進(jìn)一步研究。

3.3 不同植物生物量與土壤養(yǎng)分特征的相關(guān)性

植物的大部分生理活動(dòng)需要依靠土壤提供養(yǎng)分，然而在養(yǎng)分供應(yīng)過程中需要土壤和植物體達(dá)到和維持一個(gè)穩(wěn)定的元素比［41］。本文研究發(fā)現(xiàn)植物生物量與土壤堿解氮和全鉀呈顯著正相關(guān)，而大量研究表明，植物生物多樣性和生物量不僅與其結(jié)構(gòu)和功能有關(guān)，還與土壤堿解氮、有機(jī)質(zhì)和含水量有關(guān)［42］，這與本文研究結(jié)果基本一致。本研究還發(fā)現(xiàn)不同植物根際土壤養(yǎng)分與植被特征均有不同程度的相關(guān)性，土壤OC、TP 與植物生物量呈負(fù)相關(guān)，而土壤TK和AN與植物生物量之間呈正相關(guān)，這與An等［43］對(duì)荒漠草原植物的研究結(jié)果不一致，這可能是由于植物種類、生活環(huán)境群落結(jié)構(gòu)和組成、土壤養(yǎng)分特征、氣候條件會(huì)改變不同植物群落生物量分配和根際土壤養(yǎng)分特征以及生物量和養(yǎng)分特征間的相關(guān)性，從而影響不同植物群落的生長(zhǎng)策略以及土壤養(yǎng)分。不同植物群落內(nèi)的土壤養(yǎng)分狀況不同，并且具有一定程度的空間異質(zhì)性。土壤養(yǎng)分的狀況影響植物群落地下生物量的生長(zhǎng)及空間分布［44］。因此分析不同植物群落根際的土壤養(yǎng)分，可以更好地揭示地下生物量的生長(zhǎng)和空間分布格局［45］，本研究發(fā)現(xiàn)不同植物生物量與根際土壤養(yǎng)分具有不同程度的相關(guān)性，但是相關(guān)性都不太顯著，如土壤根際AN 和TN 含量對(duì)不同植物群落生物量的相關(guān)性較低，這可能是由于本研究區(qū)環(huán)境惡劣，土壤貧瘠，養(yǎng)分本底值較低，明顯低于全國(guó)平均水平［36］，土壤養(yǎng)分對(duì)本地區(qū)植物的生長(zhǎng)發(fā)育影響有限，不是本地區(qū)植物生長(zhǎng)發(fā)育的限制性因子。本文研究發(fā)現(xiàn)不同植物生物量和根際土壤養(yǎng)分之間均具有不同程度的相關(guān)性，這與Xu等［46］通過研究植物生物量和土壤養(yǎng)分是黃土高原次生演替過程中土壤微生物群落變化主要原因的結(jié)論基本一致，不同植被恢復(fù)模式下，植被特征和土壤因子存在顯著差異。相關(guān)性分析表明植物地上、地下生物量均與TK、AN和SWC呈正相關(guān)，這說明在荒漠草原中SWC、AN 與TK 對(duì)于植物生物量的影響是一個(gè)正向的趨勢(shì)，而有機(jī)碳、TN與TP與地上生物量的相關(guān)性呈負(fù)相關(guān)，這與Chen 等［47］通過研究降水和大氣氮沉降的變化影響了梭梭中N、P 和K 之間的相關(guān)性，但不影響梭梭中水元素的耦合的研究結(jié)果基本一致?？梢娫诟吆哪菰鷳B(tài)系統(tǒng)中生物量受土壤水分和養(yǎng)分的影響較大，在后續(xù)研究中應(yīng)該更多的關(guān)注不同環(huán)境因子對(duì)于物種生物量分配和生存策略的影響。

不同退化荒漠草原生態(tài)系統(tǒng)的退化過程不同，植被和土壤養(yǎng)分在退化過程中起著重要的作用，荒漠草原由于環(huán)境變化和人類活動(dòng)的影響導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重退化，恢復(fù)工作越來越受到重視，從本質(zhì)上講，草地的退化是動(dòng)植物間的協(xié)同關(guān)系遭到破壞而發(fā)生的植被演替逆行過程，同時(shí)土壤水分和養(yǎng)分的喪失超過了草地生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)的閾值［48］。因此新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用迫在眉睫，尤其是鄉(xiāng)土物種的培育和改良是目前生態(tài)修復(fù)中最為重要的一步。我國(guó)草原地域遼闊，類型繁多，其利用方式和退化程度也不同，因此根據(jù)各地草原退化的具體情況，因地制宜的采取相應(yīng)的恢復(fù)與合理利用技術(shù)。在不同退化梯度和不同生態(tài)環(huán)境的荒漠草地上實(shí)施不同的恢復(fù)方法是實(shí)現(xiàn)荒漠草地生態(tài)恢復(fù)的必要條件。研究發(fā)現(xiàn)，鄉(xiāng)土物種補(bǔ)播后荒漠草原植物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，植被蓋度和地上生物量有較大幅度的提高，可能是由于在補(bǔ)播過程中對(duì)土壤的機(jī)械作用改變了植物生存原有的環(huán)境，加之補(bǔ)播的鄉(xiāng)土物種本身對(duì)當(dāng)?shù)卮嗳?、易變環(huán)境的適應(yīng)性和抗干擾能力較強(qiáng)，進(jìn)而提高對(duì)空間資源的利用率，影響草地土壤和養(yǎng)分等理化性狀［49］。但新技術(shù)的開發(fā)和推廣需要了解當(dāng)?shù)氐闹脖缓屯寥垃F(xiàn)狀，而本研究通過對(duì)荒漠草原優(yōu)勢(shì)種生存策略以及土壤特征養(yǎng)分對(duì)其影響的研究，為荒漠化治理新技術(shù)的開發(fā)和推廣提供了參考。

4 結(jié)論

（1）在荒漠草原生態(tài)系統(tǒng)中，優(yōu)勢(shì)植物間生物量和根冠比差異均顯著，多年生的駱駝蓬、堿茅、中華羊茅和冰草植物生物量大都集中在地下，而一年生的狗尾草植物生物量大都集中在地上。5種優(yōu)勢(shì)植物具有不同的適應(yīng)策略。

（2）5種植物根際土壤有機(jī)碳、堿解氮、速效鉀、全氮、全磷、全鉀及其化學(xué)計(jì)量特征存有顯著差異，5種優(yōu)勢(shì)植物對(duì)土壤有機(jī)碳和全磷具有明顯的富集作用。后續(xù)可根據(jù)不同植物根際對(duì)土壤養(yǎng)分的富集作用，為植被恢復(fù)中物種的選擇提供依據(jù)。

（3）相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)5種優(yōu)勢(shì)植物生物量和根際土壤有機(jī)碳、全磷等呈負(fù)相關(guān)，與土壤全鉀、堿解氮和含水量等呈正相關(guān)，土壤養(yǎng)分和含水量都影響了荒漠植物植物生物量及其分配，未來在荒漠草地管理過程中，應(yīng)根據(jù)選擇不同物種給予養(yǎng)分和水分補(bǔ)充。