新疆生地所在荒漠生态系统多物种联合的植被恢复措施研究中获进展

由于荒漠生态系统恶劣的环境条件，植被恢复往往具有巨大的挑战性。采用种植本土物种来加速生态系统功能恢复是一种积极的植被恢复措施。为了确保这一过程的有效性，仔细挑选种植的物种至关重要。一般来说，人工种植林中，物种的多样性将导致更高生态系统功能的多样性，特别是当所选择的物种具有互补的生态位特征时将有助于最大程度地促进合作并减少资源竞争。然而，对于生长在极端干旱与养分贫瘠的塔克拉玛干沙漠南缘的典型荒漠植物间是否存在互补生态位，多物种联合栽培是否能够提供更高的生态功能还有待进一步研究。

针对上述问题，中国科学院新疆生态与地理研究所策勒荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站曾凡江研究员团队，对塔克拉玛干极端干旱荒漠地区两种具有明显形态生理差异的本土植物——豆科植物骆驼刺（Alhagi sparsifolia）和盐生非豆科植物花花柴（Karelinia caspia）的种植方式进行了评价研究。

研究发现豆科植物骆驼刺与非豆科盐生植物花花柴既可各自形成单独群落，也可形成间作群落。单一栽培的豆科植物累积了最大的地上生物量。间作可改善表层土壤（0-50cm）的几种生态系统功能，特别是与土壤磷、碳、硫浓度有关的功能以及土壤酶活性。盐生植物单一栽培可增强表层土壤氮、磷、硫、碳和阳离子（K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Zn²⁺、Co²⁺、Ni²⁺）浓度以及深层土壤（50-100cm）酶活性相关的生态功能。此外，盐生植物单一栽培还使植物生物量中Na⁺的积累最大化。综上所述，当主要目标是优化生物量积累时，我们推荐豆科植物单一栽培。相反，当目的是从土壤中提取Na⁺或增强深层土壤的生态系统功能时，盐生植物单一栽培是最优的选择。在不存在盐碱化风险的情况下，建议将这两个物种间作，以最大限度地发挥表层土壤的生态系统功能。在规划荒漠地区的恢复工作时，了解每个物种对生态系统功能的影响以及生态位互补的物种在间作时的表现是至关重要的。然而，这些相互作用可能是物种和生态系统特有的，因此需要更多的工作来优化不同干旱生态系统的解决方案。

相关成果以“Combining different species in restoration is not always the right decision: Monocultures can provide higher ecological functions than intercropping in a desert ecosystem”为题发表在Journal of Environmental Management。中国科学院新疆生态与地理研究所Akash Tariq副研究员为论文第一/通讯作者，曾凡江研究员为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金项目、国家重点研发项目以及科技部国外人才计划项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.120807

图1 骆驼刺（As）和花花柴（Kc）单一栽培以及两个物种间作（IC）下叶片、茎和根部的钠浓度与表层土壤（0-50cm）和深层土壤（50-100 cm）中的钠浓度间的关系

图2 骆驼刺（As）和花花柴单一栽培（Kc）以及两个物种间作（IC）下的表层和深层土壤生态多功能性（EMF）

图3 骆驼刺和花花柴单一栽培以及两个物种间作下植物生长状况、土壤功能以及种植模式的推荐情景