不同固沙植被恢复模式对土壤理化性质、酶活性和草本植物多样性的影响

doi:10.11686/cyxb2025264

草业学报 ›› 2026, Vol. 35 ›› Issue (6): 1-12.DOI: 10.11686/cyxb2025264

• 研究论文 •

不同固沙植被恢复模式对土壤理化性质、酶活性和草本植物多样性的影响

马玉龙¹^,³^,⁴(), 邱开阳¹^,³^,⁴(), 骆欣怡¹^,³^,⁴, 张晶晶², 王雨航¹^,³^,⁴, 王国会¹^,³^,⁴, 郑翔¹, 海旭莹¹, 薛斌⁵, 谢应忠¹^,³^,⁴

^1.宁夏大学林业与草业学院，宁夏银川 750021
^2.银川市农业技术推广服务中心，宁夏银川 750011
^3.宁夏草牧业工程技术研究中心，宁夏银川 750021
^4.农业农村部饲草高效生产模式创新重点实验室，宁夏银川 750021
^5.宁夏大学生态环境学院，宁夏银川 750021

收稿日期:2025-06-26 修回日期:2025-09-09 出版日期:2026-06-20 发布日期:2026-04-13
通讯作者: 邱开阳
作者简介:Corresponding author. E-mail： kaiyangqiu@nxu.edu.cn
马玉龙（2001-），男，宁夏泾源人，在读硕士。E-mail： myl2869@163.com
基金资助:
宁夏自然科学基金（重点项目）(2023AAC02021);国家自然科学基金项目(32360425);宁夏青年拔尖人才培养项目(宁人社函［2024］236号);宁夏高等学校一流学科建设项目(NXYLXK2017A01)

Effects of different sand-fixing vegetation restoration modes on soil physicochemical properties， enzyme activities， and herbaceous plant diversity

Yu-long MA¹^,³^,⁴(), Kai-yang QIU¹^,³^,⁴(), Xin-yi LUO¹^,³^,⁴, Jing-jing ZHANG², Yu-hang WANG¹^,³^,⁴, Guo-hui WANG¹^,³^,⁴, Xiang ZHENG¹, Xu-ying HAI¹, Bin XUE⁵, Ying-zhong XIE¹^,³^,⁴

^1.School of Forestry and Grassland Science，Ningxia University，Yinchuan 750021，China
^2.Yinchuan Agricultural Technology Promotion Service Center，Yinchuan 750011，China
^3.Ningxia Grassland and Animal Husbandry Engineering Technology Research Center，Yinchuan 750021，China
^4.Key Laboratory for Model Innovation in Forage Production Efficiency，Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Yinchuan 750021，China
^5.School of Ecology and Environment，Ningxia University，Yinchuan 750021，China

Received:2025-06-26 Revised:2025-09-09 Online:2026-06-20 Published:2026-04-13
Contact: Kai-yang QIU

摘要/Abstract

摘要：

为探究不同固沙植被恢复模式对土壤理化性质、酶活性和草本植物多样性的影响，以流动沙地为对照（CK），选取沙鞭（SB）、拧条锦鸡儿（N）、细枝羊柴（H）及拧条锦鸡儿×细枝羊柴混交（NH）4种典型固沙模式进行分析。结果表明：1）相较于流动沙地，灌木固沙模式（N，H，NH）提高了土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）和有效磷（AP）含量。AP含量表现为N>H>SB>NH>CK，拧条锦鸡儿（N）样地的AP含量（8.73 mg·kg^-1）较CK显著提高了45.5%；TN含量表现为H>N>NH>SB>CK，细枝羊柴（H）样地的TN含量（0.20 g·kg^-1）较CK显著提高了263%；而SOC含量（1.51 g·kg^-1）和碳氮比（C/N，25.13）均在混交（NH）样地达到最大值，较CK分别提高了55.5%和42.8%。2）土壤β-葡萄糖苷酶和碱性磷酸酶活性均在拧条锦鸡儿（N）样地最高，较CK分别显著提高了73.7%和1315.1%；而β-1，4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性排序为SB>NH>CK>H>N，其中沙鞭（SB）样地该酶活性显著最高；β-葡萄糖苷酶与pH、TN及氮磷比（N/P）显著相关，β-1，4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶与pH显著正相关。3）沙鞭（SB）样地的草本Pielou均匀度指数显著低于灌木固沙样地。草本Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数与β-1，4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶显著负相关，且该酶（R2=0.66，P=0.003）和碳磷比（R2=0.41，P=0.01）是影响草本植物多样性的关键因子。综上，不同固沙植被恢复模式通过调控碳磷比和β-1，4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性影响草本植物多样性，混交模式和拧条锦鸡儿分别对碳氮平衡和活化磷素具有重要作用，研究结果可为固沙植被优化配置与可持续治沙提供科学依据。

关键词: 物种多样性, 土壤性质, 土壤酶, 沙地生态修复

Abstract:

The aim of this study was to investigate the effects of different types of sand-fixing vegetation restoration on soil physico-chemical properties， soil enzyme activities， and herbaceous plant diversity. The control was bare mobile sand dunes （CK） and the four types of sand-fixing vegetation were Psammochloa villosa （SB）， Caragana korshinskii （N）， Corethrodendron scoparium （H）， and a mixture of C. korshinskii and C. scoparium （NH）. The results show that： 1） Compared with mobile sand dunes， the shrub sand-fixing modes （N， H， NH） increased the contents of soil organic carbon （SOC）， total nitrogen （TN）， and available phosphorus （AP）. The treatments were ranked， from highest AP content in soil to lowest， as follows： N>H>SB>NH>CK， with the AP content in C. korshinskii （N） plots （8.73 mg·kg?1） being 45.5% higher than that in CK. The five treatments were ranked， from highest TN content in soil to lowest， as follows： H>N>NH>SB>CK， with the TN content in C. scoparium （H） plots （0.20 g·kg?1） being 263% higher than that in CK. Meanwhile， the highest values of SOC content （1.51 g·kg?1） and carbon-to-nitrogen ratio （C/N，25.13） were in the mixed （NH） plots， and were 55.5% and 42.8% higher than their corresponding values in CK. 2） The highest activities of soil β-glucosidase and alkaline phosphatase were in the C. korshinskii （N） plots， and they were significantly higher （by 73.7% and 1315.1%， respectively） than their corresponding values in CK. The treatments were ranked， from highest activity of β-1，4-N-acetylglucosaminidase in soil to lowest， as follows： SB>NH>CK>H>N， with the highest activity in the P. villosa （SB） plots. The soil β-glucosidase activity was significantly correlated with pH， TN， and nitrogen-to-phosphorus ratio （N/P）， while β-1，4-N-acetylglucosaminidase activity was significantly positively correlated with soil pH. 3） The Pielou evenness index of vegetation was significantly lower in the P. villosa （SB） plots than in the shrub sand-fixing plots. The Simpson’s dominance index and Pielou evenness index of vegetation were significantly negatively correlated with soil β-1，4-N-acetylglucosaminidase activity. Moreover， this enzyme （R2=0.66， P=0.003） and the carbon-to-phosphorus ratio （R2=0.41， P=0.01） were identified as key factors affecting herbaceous plant diversity. In summary， different types of sand-fixing vegetation affected the diversity of herbaceous plants by regulating the carbon-to-phosphorus ratio and β-1，4-N-acetylglucosaminidase activity in soil. Among the different vegetation modes， the mixed mode and C. korshinskii played important roles in maintaining the carbon-nitrogen balance and improving the content of available phosphorus， respectively. The findings of this study provide a scientific basis for optimizing sand-fixing vegetation and for promoting the sustainability of desertification control projects.

Key words: species diversity, soil properties, soil enzymes, ecological restoration of sandy lands

马玉龙, 邱开阳, 骆欣怡, 张晶晶, 王雨航, 王国会, 郑翔, 海旭莹, 薛斌, 谢应忠. 不同固沙植被恢复模式对土壤理化性质、酶活性和草本植物多样性的影响[J]. 草业学报, 2026, 35(6): 1-12.

Yu-long MA, Kai-yang QIU, Xin-yi LUO, Jing-jing ZHANG, Yu-hang WANG, Guo-hui WANG, Xiang ZHENG, Xu-ying HAI, Bin XUE, Ying-zhong XIE. Effects of different sand-fixing vegetation restoration modes on soil physicochemical properties， enzyme activities， and herbaceous plant diversity[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2026, 35(6): 1-12.

图/表 6

表1 研究区不同固沙样地基本特征

Table 1 Basic characteristics of the different sand-fixing plots in the study area

样地类型 Sample plot type	营造方式 Establishment method	平均高度 Average height （cm）	密度Density （plant/clump·m^-2）
沙鞭P. villosa	草方格固沙+雨季人工播种Straw checkerboard sand-fixing+artificial seeding in rainy season	45.76	13~30
拧条锦鸡儿C. korshinskii	草方格固沙+雨季人工播种Straw checkerboard sand-fixing+artificial seeding in rainy season	163.43	0.05~0.13
细枝羊柴C. scoparium	草方格固沙+雨季人工播种Straw checkerboard sand-fixing+artificial seeding in rainy season	154.74	0.12~0.21
拧条锦鸡儿×细枝羊柴 C. korshinskii×C. scoparium	草方格固沙+雨季人工播种Straw checkerboard sand-fixing+artificial seeding in rainy season	152.87	0.07~0.17

图1 不同固沙模式下土壤理化性质的变化不同小写字母表示差异显著（P<0.05） Different lowercase letters indicate significant differences at the 0.05 level. CK：流动沙地Mobile sand dune；SB：沙鞭P. villosa；N：拧条锦鸡儿C. korshinskii；H：细枝羊柴C. scoparium；NH：拧条锦鸡儿×细枝羊柴混交Mixed plantation of C. korshinskii×C. scoparium. 下同The same below.

Fig.1 Change of soil physico-chemical properties under different sand-fixing modes

图2 不同固沙模式下土壤酶活性的变化

Fig.2 Changes of soil enzyme activities under different sand-fixing modes

表2 不同固沙模式下草本植物种类组成、物种多样性特征及地上生物量

Table 2 Species composition， species diversity characteristics and aboveground biomass of herbaceous plants under different sand-fixing patterns

项目Item		SB	N	H	NH	F
重要值 Importance value	雾冰藜Grubovia dasyphylla	0.015	0.304	0.273	0.188
	刺沙蓬Salsola tragus	0.151		0.415	0.312
	黑沙蒿Artemisia ordosica	0.015		0.006
	短花针茅Stipa breviflora	0.042	0.018	0.039	0.071
	猪毛菜Salsola collina		0.431
	软毛虫实Corispermum puberulum		0.158	0.193	0.356
	沙鞭P. villosa	0.733
	沙米Agriophyllum pungens		0.089	0.034	0.065
	狗尾草Setaria viridis			0.037	0.004
	阿尔泰狗娃花Aster altaicus	0.008
	九顶草Enneapogon desvauxii	0.003
	虎尾草Chloris virgata			0.003
	猪毛蒿Artemisia scoparia	0.032		0.006	0.004
物种丰富度指数Species richness index		5.00±0.71a	3.60±0.55a	4.20±2.16a	3.60±0.89a	1.40ns
Simpson优势度指数Simpson’s dominance index		0.44±0.08b	0.58±0.08a	0.55±0.14ab	0.56±0.05ab	2.30ns
Shannon-Wiener多样性指数Shannon-Wiener diversity index		0.81±0.10a	0.99±0.18a	0.99±0.40a	0.96±0.06a	0.74ns
Pielou均匀度指数Pielou’s evenness index		0.51±0.07b	0.78±0.11a	0.73±0.10a	0.78±0.15a	6.64**
地上生物量Aboveground biomass （g·plant^-1）		79.64±12.89a	62.48±24.18ab	60.48±17.51ab	40.30±12.03b	4.31*

图3 不同固沙模式下土壤理化性质、酶活性及草本植物多样性的Pearson相关性分析红色表示正相关，蓝色表示负相关；*，**和***表示在0.05，0.01和0.001水平上显著相关。Red indicates positive correlation， blue indicates negative correlation； *， ** and *** represent significant correlation at 0.05， 0.01 and 0.001 levels. S-BG：土壤β-葡萄糖苷酶 Soil β-glucosidase；S-CL：土壤纤维素酶 Soil cellulase；S-NAG：土壤β-1，4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶 Soil β-1，4-N-acetylglucosaminidase；S-AKP：土壤碱性磷酸酶 Soil alkaline phosphatase；N/P：氮磷比 N/P ratio；TN：全氮 Total nitrogen；AK：速效钾Available potassium；TP：全磷 Total phosphorus；SOC：土壤有机碳 Soil organic carbon；EC：电导率 Electric conductivity；C/P：碳磷比 C/P ratio；SM：土壤水分 Soil moisture；AP：有效磷 Available phosphorus；C/N：碳氮比 C/N ratio；R：物种丰富度 Species richness；D：辛普森优势度指数 Simpson’s dominance index；H′：香农-威纳多样性指数 Shannon-Wiener diversity index；E：Pielou均匀度指数 Pielou’s evenness index；AGB：地上生物量 Aboveground biomass.下同The same below.

Fig.3 Pearson correlation analysis of soil physico-chemical properties， enzyme activities and herbaceous plant diversity under different sand-fixing modes

图4 不同固沙模式土壤理化性质和酶活性对草本植物的物种多样性和生物量影响的RDA分析和VPA分析置信椭圆代表不同植物固沙模式土壤理化性质和酶活性的分布情况，红色箭头表示响应变量（草本植物多样性）；蓝色箭头表示解释变量（土壤理化性质和酶活性）；X1：酶活性；X2：土壤理化性质。Confidence ellipse represents the distribution of soil physical and chemical properties and enzyme activity in different plant sand-fixing modes. Red arrow represents the response variable （herb diversity）； blue arrows indicate explanatory variables （soil physico-chemical properties and enzyme activity）. X1： Enzyme activity； X2： Soil physico-chemical properties.

Fig.4 RDA and VPA of effects of soil physico-chemical properties and enzyme activities on species diversity and biomass of herbaceous plants under different sand-fixing modes

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不同固沙植被恢复模式对土壤理化性质、酶活性和草本植物多样性的影响

Effects of different sand-fixing vegetation restoration modes on soil physicochemical properties， enzyme activities， and herbaceous plant diversity

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