庫(kù)布齊沙漠東部植被恢復(fù)對(duì)土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量的影響

劉 源， 李曉晶， 段玉璽， 王 博，王偉峰， 劉宗奇， 馮 濤

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010010；2.內(nèi)蒙古達(dá)拉特荒漠生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 014300）

碳（C）、氮（N）、磷（P）作為土壤養(yǎng)分和植物營(yíng)養(yǎng)的主要組成元素，在調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)和養(yǎng)分循環(huán)方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用［1］。植物從土壤吸收養(yǎng)分促進(jìn)自身生長(zhǎng)發(fā)育，以凋落物形式將養(yǎng)分歸還土壤，這些物質(zhì)和元素不斷在土壤各層之間循環(huán)、轉(zhuǎn)化和積累，從而維持生態(tài)系統(tǒng)各組分與功能的良性發(fā)展［2］。生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)作為一個(gè)重要的生態(tài)學(xué)研究領(lǐng)域，是基于元素（主要是C、N、P）比率來(lái)研究生態(tài)系統(tǒng)能量平衡、多重化學(xué)元素平衡及元素平衡與生態(tài)系統(tǒng)之間的交互影響，為生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)及系統(tǒng)C、N、P 循環(huán)提供了新的研究思路和方向［3］。研究表明，土壤C、N、P含量及化學(xué)計(jì)量比與植被恢復(fù)密切相關(guān)，通過(guò)比值不僅可以直接反映土壤肥力，還能間接說(shuō)明植物的營(yíng)養(yǎng)狀況，表征營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)植物生長(zhǎng)的限制作用［4］。因此，研究植被恢復(fù)對(duì)土壤C、N、P含量及化學(xué)計(jì)量特征的影響，對(duì)于探索生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)原理與方法，評(píng)價(jià)修復(fù)過(guò)程中植物-土壤耦合關(guān)系具有重要意義。

目前，關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)中土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的研究大部分集中于森林、草原、濕地等生態(tài)系統(tǒng)［5-7］，且主要探討了計(jì)量特征對(duì)氣候變化和環(huán)境因子的響應(yīng)，研究區(qū)也多分布于黃土丘陵區(qū)、退耕草原區(qū)等［8-9］。我國(guó)作為世界上荒漠化最嚴(yán)重的國(guó)家之一，荒漠化面積占國(guó)土面積約24.48%［10］。對(duì)于荒漠生態(tài)系統(tǒng)，部分學(xué)者也對(duì)不同喬灌草植物各組分與土壤化學(xué)計(jì)量比開(kāi)展了研究，如淑敏等［11］揭示了科爾沁沙地不同林齡樟子松土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征。陶冶等［12］討論了古爾班通古特沙漠4種草本植物葉片與土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量比的變化趨勢(shì)。庫(kù)布齊沙漠是我國(guó)第七大沙漠，生態(tài)環(huán)境脆弱，土壤風(fēng)蝕嚴(yán)重，是我國(guó)北方主要的沙源地。多年來(lái)，通過(guò)人工建植促進(jìn)植被恢復(fù)，是典型的脆弱生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)過(guò)程。針對(duì)該區(qū)域植被恢復(fù)的研究主要集中于土壤水分、土壤呼吸及生物結(jié)皮等［13-14］，而關(guān)于不同恢復(fù)階段土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的研究鮮有報(bào)道，基于此，本文根據(jù)植被恢復(fù)程度、植被覆蓋度及建群種選取流動(dòng)沙地、半固定沙地、油蒿固定沙地和沙柳固定沙地為研究對(duì)象，對(duì)各階段植被生物量和不同深度土層土壤C、N、P 含量及化學(xué)計(jì)量比的空間變化規(guī)律及相關(guān)性進(jìn)行分析，闡明植被恢復(fù)和土層深度及交互作用對(duì)土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的影響，旨在準(zhǔn)確評(píng)估植被恢復(fù)各階段土壤養(yǎng)分狀況，揭示沙化土地植被恢復(fù)演替過(guò)程，為該地區(qū)沙漠化防治、生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)和植被-土壤系統(tǒng)恢復(fù)的人工干預(yù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗境內(nèi)布爾陶亥治沙站，地理位置40°3′42″N，110°48′30″E；海拔1100～1300 m，地處庫(kù)布齊沙漠東緣，包含流動(dòng)沙地、半固定沙地和固定沙地等沙漠地貌類(lèi)型。該區(qū)域?qū)儆跍貛Т箨懶詺夂?，氣候干燥，晝夜溫差較大，年均氣溫7.2 ℃，年均降水量335.5 mm，主要集中于7—9 月，年均蒸發(fā)量2560.6 mm。全年干旱多風(fēng)，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)（32.0%）和西北風(fēng)（34.9%），年平均風(fēng)速為3.3 m·s-1。研究區(qū)內(nèi)土壤以風(fēng)沙土為主，主要植物種包括沙柳（Salix cheilophila）、油蒿（Artemisia ordosica）、楊柴（Hedysarum mongolicum）和檸條（Caragana korshinskii）等。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)植被恢復(fù)程度、植被覆蓋度及建群種劃分樣地類(lèi)型：（1）流動(dòng)沙地（Md）為裸露沙地，風(fēng)蝕嚴(yán)重，生長(zhǎng)少量一年生草本植物，植被覆蓋度極小。（2）半固定沙地（Sf）因天然落種，生長(zhǎng)少量先鋒灌木油蒿及一年生草本植物，風(fēng)蝕逐漸減弱。（3）油蒿固定沙地（Ar），2002年經(jīng)人工飛播后逐漸形成以油蒿為建群種的固定沙地，植被覆蓋度增大，土壤風(fēng)蝕降低。（4）沙柳固定沙地（Sa）為2002 年飛播油蒿和人工行帶式扦插沙柳（3 m×1 m），最終形成以沙柳為優(yōu)勢(shì)種的頂級(jí)群落，有較厚的凋落物層，基本無(wú)風(fēng)蝕。油蒿固定沙地和沙柳固定沙地二者地形基本一致，均處于沙丘迎風(fēng)坡，氣候背景值和生境條件基本相同。

野外調(diào)查和樣品采集于2019 年8—9 月進(jìn)行，各樣地內(nèi)均隨機(jī)布設(shè)3塊10 m×10 m的灌木樣方及5塊1 m×1 m的草本和凋落物樣方，分別記錄樣方內(nèi)植物種名、株數(shù)、高度、冠幅、蓋度等指標(biāo)，各樣地基本情況見(jiàn)表1。

表1 研究區(qū)樣地概況Tab.1 General information of study plots

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 植被生物量測(cè)定 根據(jù)樣方內(nèi)實(shí)測(cè)灌木株高、冠幅、基徑等生長(zhǎng)參數(shù)平均值，選擇3株標(biāo)準(zhǔn)株，采用全挖法獲取灌木地下根系，地上部分全部收獲后進(jìn)行莖、葉分離，分別測(cè)定根、莖、葉總鮮重并取樣。草本地下部分全挖，地上部分和凋落物采用收獲法，分別測(cè)定鮮重并取樣。植被層所有樣品均取200 g（不足200 g 按全部計(jì)）裝入牛皮紙袋，帶回實(shí)驗(yàn)室，烘箱內(nèi)105 ℃殺青2 h，85 ℃烘干至恒重，由此計(jì)算樣本生物量。

1.3.2 土壤理化性質(zhì)測(cè)定 各樣地內(nèi)隨機(jī)挖取3個(gè)土壤剖面，按0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm、40～60 cm 分為4 層，環(huán)刀法測(cè)定各層原狀土容重，在對(duì)應(yīng)土層用土壤布袋混合取300 g土樣帶回實(shí)驗(yàn)室陰干、粉碎、過(guò)篩后待測(cè)，土壤有機(jī)碳采用重鉻酸鉀-濃硫酸氧化外加熱法測(cè)定，全氮采用凱式定氮法測(cè)定，全磷采用高氯酸-硫酸消解鉬銻抗比色法測(cè)定。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及作圖采用Excel 2013 和SigmaPlot 14.0完成。采用SPSS 22.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析檢驗(yàn)，選取最小顯著極差法（LSD）對(duì)各階段植被生物量、土壤C、N、P含量及化學(xué)計(jì)量比進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)（α=0.05），使用Pearson法對(duì)土壤C、N、P 含量及生態(tài)化學(xué)計(jì)量比與植被生物量進(jìn)行相關(guān)性分析，利用雙因素方差分析檢驗(yàn)植被恢復(fù)和土層深度及其交互作用對(duì)土壤C、N、P 化學(xué)計(jì)量特征的影響。不同恢復(fù)階段土壤C、N、P 化學(xué)計(jì)量比采用質(zhì)量比表示，圖表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。

2 結(jié)果與分析

2.1 植被生物量差異性分析

由表2 可知，不同恢復(fù)階段植被總生物量差異顯著（P＜0.05），并隨植被恢復(fù)明顯增加，表現(xiàn)為：流動(dòng)沙地（3.31 g·m-2）＜半固定沙地（32.43 g·m-2）＜油蒿固定沙地（275.87 g·m-2）＜沙柳固定沙地（889.39 g·m-2）。各階段地上生物量分別是地下的2.98 倍、3.02 倍、5.49 倍、2.46 倍。除流動(dòng)沙地?zé)o灌木生長(zhǎng)外，其他階段植被生物量均以灌木為主，占總生物量比例分別為：半固定沙地（9.96%）＜油蒿固定沙地（89.17%）＜沙柳固定沙地（96.12%）。灌木各器官生物量分配比例表現(xiàn)為：葉（22.67%）＜根（27.56%）＜莖（49.77%）。

表2 不同樣地植被生物量差異特征Tab.2 Difference characteristics of vegetation biomass in different areas

研究區(qū)草本植物多以一年生為主且植株矮小，草本層在總生物量中占比較小，并隨植被恢復(fù)呈減小趨勢(shì)：流動(dòng)沙地（100.0%）＞半固定沙地（58.71%）＞油蒿固定沙地（5.60%）＞沙柳固定沙地（0.13%）。草本層生物量分配特征為地上部分（71.68%～79.95%）＞地下部分（20.05%～28.32%）。流動(dòng)沙地因風(fēng)蝕導(dǎo)致地表無(wú)凋落物積累，其他各樣地凋落物生物量隨植被恢復(fù)逐漸增大。

2.2 風(fēng)沙土C、N、P含量變化特征

植被恢復(fù)各階段土壤有機(jī)碳和全氮含量差異顯著（P＜0.05），均隨植被恢復(fù)先緩慢后快速增加（圖1），表現(xiàn)為：流動(dòng)沙地（1.33 g·kg-1、0.12 g·kg-1）＜半固定沙地（1.52 g·kg-1、0.17 g·kg-1）＜油蒿固定沙地（1.98 g·kg-1、0.19 g·kg-1）＜沙柳固定沙地（5.86 g·kg-1、0.41 g·kg-1）。表層0～10 cm土壤有機(jī)碳和全氮含量隨植被恢復(fù)增幅顯著，最大值出現(xiàn)在沙柳固定沙地（2.69 g·kg-1、0.19 g·kg-1），分別是流動(dòng)沙地、半固定沙地和油蒿固定沙地的6.6 倍、5.6 倍、3.7 倍和5.0倍、3.0 倍、2.8 倍，其他土層土壤有機(jī)碳和全氮含量增幅較小。土壤全磷含量隨植被恢復(fù)逐漸增加但增幅較小，表現(xiàn)為：流動(dòng)沙地（1.4 g·kg-1）＜半固定沙地（1.45 g·kg-1）＜油蒿固定沙地（1.47 g·kg-1）＜沙柳固定沙地（1.74 g·kg-1）。垂直土壤剖面上，土壤碳氮磷含量隨土層加深均逐漸減小，雙因素方差分析表明（表3），植被恢復(fù)對(duì)土壤碳氮磷含量的影響明顯高于土層深度及交互作用。

表3 土壤C、N、P對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)Tab.3 Response of soil C,N,P to environmental factors

圖1 不同植被恢復(fù)階段土壤C、N、P含量Fig.1 Contents of soil C,N and P in different vegetation restoration stages

2.3 風(fēng)沙土生態(tài)化學(xué)計(jì)量變化特征

由圖2 可知，不同植被恢復(fù)階段或土層間土壤C：N、C：P 和N：P 差異顯著（P＜0.05）。在沙漠化進(jìn)程中，土壤C：N先減小后增大，而土壤C：P和N：P均逐漸增加，且在淺層土壤0～20 cm增幅較大，深層土壤增幅相對(duì)較小。垂直方向上，土壤C：P 和N：P 隨土層加深呈減小趨勢(shì)，而土壤C：N則無(wú)明顯變化規(guī)律。由表4 可知，植被恢復(fù)對(duì)土壤C：N、C：P 及N：P變化的貢獻(xiàn)率均明顯高于土層深度及交互作用，說(shuō)明人工建植促進(jìn)植被恢復(fù)對(duì)物種多樣性及微生境等的改變可顯著影響土壤化學(xué)計(jì)量特征。

表4 土壤C、N、P化學(xué)計(jì)量比對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)Tab.4 Response of soil C,N,P stoichiometric ratio to environmental factors

圖2 不同植被恢復(fù)階段土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征Fig.2 Soil stoichiometric characteristics in different vegetation restoration stages

2.4 風(fēng)沙土生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征與生物量的相關(guān)性

從表5 可知，土壤C、N、P 含量?jī)蓛砷g呈極顯著正相關(guān)，均與地上生物量和凋落物生物量呈顯著正相關(guān)，其中，土壤C、P 與地下生物量呈極顯著正相關(guān)。土壤C：N與C：P、N：P均無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系，而土壤C：P與N：P呈顯著正相關(guān)。土壤C：N與地下生物量呈顯著正相關(guān)，而土壤C：P 和N：P 與地上和凋落物生物量呈顯著正相關(guān)，說(shuō)明植被恢復(fù)對(duì)地上、地下及凋落物生物量的變化直接影響土壤質(zhì)量狀況及養(yǎng)分循環(huán)。

表5 土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征與生物量的相關(guān)系數(shù)Tab.5 Correlation coefficients between soil ecological stoichiometry and biomass

3 討論

3.1 不同恢復(fù)階段植被生物量變化

植被生物量直接反映了植被的生長(zhǎng)狀況及當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境的變化情況，主要受區(qū)域氣候、土壤、地形及人為活動(dòng)等因素影響［15］。本研究中，不同恢復(fù)階段灌木層和草本層各器官生物量差異顯著，且隨植被恢復(fù)其地上、地下及凋落物生物量明顯增加，表明人工建植促進(jìn)植被恢復(fù)可顯著增加荒漠生態(tài)系統(tǒng)凈生產(chǎn)力，這與學(xué)者對(duì)科爾沁沙地［16］和毛烏素沙地［17］的研究結(jié)果一致。庫(kù)布齊沙漠東部流動(dòng)沙地地表裸露，僅分布少量一年生草本，無(wú)凋落物且生物量較小，半固定沙地因天然落種生長(zhǎng)少量灌木及草本，自然恢復(fù)較為緩慢，其地上、地下及凋落物生物量增量較少，而經(jīng)飛播和植苗造林形成的人工固定沙地，群落結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，植被豐富度和覆蓋度明顯增加。固定沙地因建群種不同，生物量也存在較大差異，沙柳固定沙地植被生物量顯著高于油蒿固定沙地。一方面，研究區(qū)干旱多風(fēng)，地表風(fēng)蝕嚴(yán)重，水分缺乏，對(duì)人工飛播油蒿的落種、萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)有一定的阻礙作用，延長(zhǎng)了其生長(zhǎng)發(fā)育形成穩(wěn)定群落的時(shí)間，而人工植苗造林選取優(yōu)良沙柳苗木進(jìn)行適時(shí)適地栽植，成活率較高并能在短時(shí)期內(nèi)

形成生長(zhǎng)旺盛的優(yōu)勢(shì)群落；另一方面，沙柳作為庫(kù)布齊沙漠的優(yōu)良鄉(xiāng)土固沙樹(shù)種，相比油蒿具有萌蘗力強(qiáng)、生長(zhǎng)迅速、根繁系大的特點(diǎn)，人工栽植后可在短期內(nèi)形成枝繁葉茂的沙柳林帶。本研究中，沙柳群落生物量（889.39 g·m-2）與烏蘭布和沙漠東南梭梭群落［18］（642～1641 g·m-2）和準(zhǔn)噶爾東南緣沙漠梭梭群落［19］（669～1939 g·m-2）接近，油蒿群落生物量（275.87 g·m-2）略高于毛烏素沙地油蒿群落［20］（120～235 g·m-2）。同時(shí)，本研究中庫(kù)布齊東段荒漠生態(tài)系統(tǒng)平均生物量為305.43 g·m-2，與北美Mojave（180～247 g·m-2）［21］和Chihuahuan（160～320 g·m-2）［22］溫帶沙漠平均生物量接近，但遠(yuǎn)低于全球荒漠生態(tài)系統(tǒng)平均生物量（700 g·m-2）［23］，說(shuō)明該地區(qū)植物現(xiàn)存水平依然較低，生態(tài)系統(tǒng)十分脆弱，穩(wěn)定性差，植被恢復(fù)過(guò)程中合理的土地利用和科學(xué)的管理方式是退化生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)并實(shí)現(xiàn)沙漠化逆轉(zhuǎn)的重要措施。

3.2 植被恢復(fù)對(duì)土壤C、N、P含量的影響

土壤C、N、P是土壤養(yǎng)分的重要組成部分，主要受凋落物分解、根系分泌物、土壤礦化及微生物活動(dòng)等影響［24］。本研究中，流動(dòng)沙地土質(zhì)粗松、風(fēng)蝕嚴(yán)重、養(yǎng)分匱乏，覆蓋度極低，當(dāng)采取人工措施促進(jìn)植被恢復(fù)時(shí)，林木密度、植被覆蓋度逐漸增大，風(fēng)蝕減弱，土壤流失量降低，大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被固定在植物組織中，地上、地下及凋落物生物量增加，促進(jìn)了土壤碳氮的積累。此外，植被的生長(zhǎng)增加了土層中營(yíng)養(yǎng)元素及有機(jī)質(zhì)含量，促進(jìn)養(yǎng)分有效化，植被根系固持土壤，增加土壤孔隙度的同時(shí)有效改善土壤水熱條件，提高了微生物活性，加速其對(duì)凋落物及動(dòng)植物殘?bào)w的分解速率，有助于碳氮元素回歸土壤［25-26］。其中，半固定沙地相比固定沙地其植物種類(lèi)少，生物量較小，所以土壤碳氮含量小于固定沙地。沙柳固定沙地植物種類(lèi)豐富，生物量最大，總生物量是油蒿固定沙地的3.22倍，且沙柳根系萌蘗力強(qiáng)，分布范圍廣，可有效改良土壤，而油蒿根系僅分布于淺層土壤，這也是沙柳固定沙地土壤碳氮磷含量高于油蒿固定沙地的主要原因。本研究表明，土壤有機(jī)碳和全氮含量隨植被恢復(fù)逐漸增加，這與李嘗君等［27］的研究結(jié)果一致，劉建康等［28］在毛烏素沙地的研究也表明，土壤有機(jī)碳和全氮含量隨沙地封育年限延長(zhǎng)及植被恢復(fù)逐漸增加。但土壤磷主要來(lái)源于巖石風(fēng)化，其含量受成土母質(zhì)、氣候及土地利用類(lèi)型影響較大，因此，土壤磷含量隨植被恢復(fù)雖有所增加但差異較小，這與董正武等［29］的研究結(jié)果類(lèi)似。

土層深度也是影響土壤養(yǎng)分分布的重要因素，本研究中，土壤C、N、P含量隨土層加深均逐漸減小且層級(jí)間差異顯著，其中土壤C、N存在明顯的表層富集現(xiàn)象，0～20 cm 土壤C、N 含量分別占其總量的64.5%與64.4%。荒漠地區(qū)表層土壤疏松、透氣性良好，呈現(xiàn)好氧環(huán)境，土壤微生物活性較高利于凋落物分解，加之植物-土壤交互作用主要集中于0～30 cm根際層，根系分泌物有效積累并實(shí)現(xiàn)土壤養(yǎng)分截留，因此出現(xiàn)表層養(yǎng)分富集現(xiàn)象［27］。土壤P 含量的垂直變化較小，這與大多研究［30-31］結(jié)果一致。總體來(lái)說(shuō)，庫(kù)布齊沙漠固定沙地土壤C、N 平均含量（0.98 g·kg-1、0.08 g·kg-1）均低于烏蘭布和沙漠［32］（2.45 g·kg-1、0.26 g·kg-1）和古爾班通古特沙漠［33］（1.057 g·kg-1、0.133 g·kg-1），但土壤P 含量（0.40 g·kg-1）卻高于二者（0.28 g·kg-1、0.319 g·kg-1），表明該區(qū)域土壤C、N、P元素貧瘠。

3.3 植被恢復(fù)對(duì)土壤化學(xué)計(jì)量特征的影響

土壤碳氮磷化學(xué)計(jì)量特征是表征土壤養(yǎng)分質(zhì)量狀況和循環(huán)變化的重要指標(biāo)，受區(qū)域氣候、立地條件及植被類(lèi)型等影響，空間異質(zhì)性較大［34］。本研究中庫(kù)布齊沙漠固定沙地灌木群落土壤C：N（11.26）高于古爾班通古特沙漠灌木群落［33］（8.12），與中國(guó)陸地土壤C：N（10～12）平均值接近［35］。有學(xué)者指出土壤C：N與有機(jī)質(zhì)分解速率呈負(fù)相關(guān)［36］，本文中土壤C：N隨植被恢復(fù)先減小后增大，這與不同恢復(fù)階段土壤碳氮增加速率直接相關(guān)。研究表明，固沙植物油蒿、楊柴、沙柳根際土壤自身固氮菌菌株數(shù)量級(jí)達(dá)到了107［37］，其中，半固定沙地植物種單一，生物量?jī)H有32.43 g·cm-2，但油蒿根系的生長(zhǎng)加速了土壤氮積累，使土壤N增加速率大于C，故而土壤C：N 在半固定沙地最小。固定沙地在植被恢復(fù)過(guò)程中群落生物量大幅增加，分解并進(jìn)入土壤的碳素快速累積，使土壤C增加速率大于N，同時(shí)植被生長(zhǎng)有效改良土壤質(zhì)地，增強(qiáng)土壤對(duì)有機(jī)質(zhì)的保護(hù)作用，其中沙柳固定沙地土壤C含量最大，因此其土壤C：N最大。土壤C：P是表示土壤P有效性和衡量土壤微生物對(duì)有機(jī)質(zhì)的礦化的關(guān)鍵指標(biāo)，本研究中土壤C：P（1.63）遠(yuǎn)低于中國(guó)陸地平均值（52.70）及全球陸地平均水平［38］（72.00），而較低的土壤C：P有利于微生物對(duì)有機(jī)質(zhì)的分解及養(yǎng)分釋放，意味著研究區(qū)土壤P 表現(xiàn)為凈礦化，有效性較高。土壤N：P 作為養(yǎng)分限制的預(yù)測(cè)因子，也是判斷N飽和的重要指標(biāo)，研究區(qū)土壤N：P（0.14）遠(yuǎn)低于中國(guó)陸地平均值（3.90）、全球陸地平均水平（5.90）及溫帶荒漠平均值（1.20）［35,38］，說(shuō)明該地區(qū)土壤表現(xiàn)為嚴(yán)重的N 限制。土壤C：P與N：P均表現(xiàn)出隨植被恢復(fù)逐漸增大的趨勢(shì)，這是因?yàn)橥寥捞嫉侩S植被恢復(fù)逐漸增加，而P是一種沉積性元素，其變異性較低。

本研究中，土壤C：P 和N：P 均隨土層加深逐漸減小，受地表凋落物分解及環(huán)境因素等影響，養(yǎng)分歸還主要集中于表層土壤，隨土層加深，植物根系減少且土壤微生物活性降低，土壤C、N含量逐漸減?。?5］。而土壤C：N隨土層加深則無(wú)明顯變化規(guī)律，這與張珂等［39］的研究結(jié)果一致，可能與區(qū)域氣候（降雨、溫度、風(fēng)速等）、植被類(lèi)型和土壤恢復(fù)程度及養(yǎng)分釋放速率在不同階段的差異有關(guān)，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分在不同恢復(fù)階段不同土層的分布不均勻，進(jìn)而影響土壤C：N的垂直分異。

4 結(jié)論

（1）從流動(dòng)沙地到沙柳固定沙地，物種豐富度和植被覆蓋度逐漸增加，植被總生物量由3.31 g·m-2顯著增加到889.39 g·m-2，植被生長(zhǎng)有效改良土壤結(jié)構(gòu)，增加有機(jī)質(zhì)含量，促進(jìn)土壤C、N的積累，其中土壤C 含量隨植被恢復(fù)增加340.60%，土壤N 含量增加256.52%，而土壤P主要受成土母質(zhì)、土地利用等影響，其含量增幅較小。

（2）不同階段土壤化學(xué)計(jì)量比差異顯著，并隨植被恢復(fù)土壤C：N 先減小后增大，而C：P 和N：P 由于土壤C、N 含量的增加均逐漸增大。垂直土壤剖面上，各階段土壤C、N、P含量和土壤C：P、N：P均隨土層加深逐漸減小，其中土壤C、N含量表現(xiàn)出明顯的表層富集現(xiàn)象，0～10 cm 土壤C、N 含量約占總含量的30.83%～46.34%，而C：N則無(wú)明顯變化規(guī)律。

（3）土壤C、N、P 含量?jī)蓛砷g呈極顯著正相關(guān)，均與地上和凋落物生物量呈顯著正相關(guān)，土壤C：N與地下生物量呈顯著正相關(guān)，而土壤C：P 和N：P 與地上和凋落物生物量呈顯著正相關(guān)，說(shuō)明人工建植促進(jìn)植被恢復(fù)可顯著影響土壤C、N、P 含量及化學(xué)計(jì)量特征，最終實(shí)現(xiàn)沙漠化的有效和穩(wěn)定逆轉(zhuǎn)。