沙漠—黄土过渡带典型植物群落土壤团聚体稳定性特征

Soil aggregate stability characteristics of typical plant communities in desert-loess transition zone

摘要

目的 探究沙漠—黄土过渡带典型植物群落恢复对土壤团聚体稳定性的影响，为沙漠—黄土过渡带高质量植被恢复提供科学依据。 方法 选取黄土区（柠条、长芒草、紫花苜蓿、铁杆蒿）群落与沙土区（沙柳、柠条、黑沙蒿）群落作为研究对象，分析了黄土和沙土典型植物群落对土壤团聚体稳定性的影响。 结果 （1） 沙漠—黄土过渡带中植物群落对土壤水稳性团聚体粒级分布的影响受土壤质地调控，黄土区长芒草最利于大团聚体形成，沙土区柠条群落0.25~0.5 mm团聚体富集效果最好。（2） 黄土区长芒草群落最能提升土壤团聚体稳定性与抗侵蚀能力，沙土区柠条群落改善土壤结构、增强抗侵蚀能力的效果最优。（3） 土壤基质类型决定了养分与团聚体稳定性的耦合模式，黄土区以非养分因素为主导，而沙土区则表现为有机质驱动结构改善的紧密耦合关系。（4） 通过主成分分析揭示，黄土区铁杆蒿群落因能高效提升土壤养分（PC1贡献率43.2%）并维持良好的团聚体结构（PC2贡献率29.3%），故土壤综合质量最优；而沙土区柠条群落则主要通过增强土壤大团聚体的稳定性（PC2贡献率24%）与协调速效养分供应（PC1贡献率41.7%），从而在贫瘠沙土中实现相对最佳的土壤健康状态。 结论 在黄土区，恢复和保留铁杆蒿草地更能满足黄土区水土保持对“土壤功能完整性”的需求；在沙土区，种植柠条能有效提升土壤质量。

Abstract

Objective This study investigates the effects of typical plant community restoration on soil aggregate stability in the desert-loess transition zone， providing a scientific basis for high-quality vegetation restoration in this region. Methods Typical plant communities in the loess area （including Caragana korshinskii， Stipa bungeana， Medicago sativa， and Artemisia gmelinii） and in the sandy soil region （including Salix psammophila， Caragana korshinskii， and Artemisia ordosica） were selected as research objects to explore their impacts on soil aggregate stability. Results （1） In the desert-loess transition zone， the influence of plant communities on the particle size distribution of water-stable soil aggregates was regulated by soil texture. In the loess region， the S. bungeana was most conducive to the formation of large aggregates， while in the sandy soil region， the C. korshinskii community exhibited the best enrichment of 0.25~0.5 mm aggregates. （2） In the loess region， the S. bungeana community most effectively enhanced soil aggregate stability and erosion resistance， whereas in the sandy soil region， the C. korshinskii community exhibited the optimal effect in improving soil structure and enhancing erosion resistance. （3） Soil matrix type determined the coupling pattern between nutrients and aggregate stability. The loess region was dominated by non-nutrient factors， while the sandy soil region exhibited a tight coupling relationship of organic matter-driven structural improvement. （4） Principal component analysis （PCA） revealed that in the loess area， the A. gmelinii community achieved the optimal comprehensive soil quality by efficiently enhancing soil nutrients （PC1 contribution rate 43.2%） and maintaining a favorable aggregate structure （PC2 contribution rate 29.3%）. In contrast， in the sandy soil region， the C. korshinskii community primarily enhanced the stability of large soil aggregates （PC2 contribution rate 24%） and coordinated the supply of available nutrients （PC1 contribution rate 41.7%）， thereby achieving a relatively optimal soil health status in barren sandy soils. Conclusion In the loess region， restoring and preserving A. gmelinii grasslands better meets the demand for “soil functional integrity” for soil and water conservation. In the sandy soil region， planting C. korshinskii effectively improves soil quality.

Graphical abstract

关键词

沙漠—黄土过渡带 / 植物群落 / 土壤团聚体 / 团聚体稳定性 / 土壤理化性质

Key words

desert-loess transition zone / plant community / soil aggregates / aggregate stability / soil physico-chemical properties

陕北沙漠—黄土过渡带地处毛乌素沙地与黄土丘陵交汇区，是打好黄河“几字弯”攻坚战的核心区域。研究区内沙地与黄土镶嵌分布，同时处于半干旱—干旱气候过渡区。其特有的沟壑侵蚀地貌^［1］、疏松土壤特性^［2］、典型的季风气候以及强烈的人类活动干扰，导致生态系统极为脆弱，水力侵蚀和风力侵蚀叠加，使其成为黄土高原强烈土壤侵蚀中心^［3］。为了有效控制土壤侵蚀，筑牢生态屏障，研究区实施了大规模人工林草建设和退耕恢复，随着不同植物群落的恢复，土壤得到改善，增强了土壤抵御风蚀和水蚀的稳定性，但过渡带内不同植物群落在稳定土壤结构方面的机制尚未阐明，这直接制约着生态屏障功能的精准提升。

土壤团聚体稳定性作为表征生态系统恢复力的关键指标之一^［4-5］，其形成受控于植被类型^［6］、恢复年限^［7］及环境因子的交互作用^［8-9］。已有研究表明，土壤质地在调控植被恢复效应中具有基础性作用，不仅影响植物根系的扩展与构型，也决定水分与养分的空间分布格局，而植被恢复通过根系分泌物和凋落物输入^［10］，进一步调节土壤有机质积累与团聚体胶结物质组成^［11］，形成“土壤质地—植被类型—团聚体稳定性”的响应路径。尽管近年来关于黄土高原和风沙区土壤团聚体的研究逐渐增多^［11-12］，但多集中于单一植被类型或小尺度试验，对沙漠—黄土过渡带这一典型生态交错带内多植物群落对比研究仍较为薄弱。特别是在沙土与黄土并存的异质生境中，植物—土壤互馈效应对团聚体稳定性的影响是否具有基质依赖性，以及不同群落恢复下团聚体稳定性与土壤养分之间的耦合关系，仍是当前研究的空白。因此，明确不同植物群落对土壤团聚体稳定性的影响机制，不仅是理解该区生态恢复过程中土壤结构演变的关键，也对优化植被配置、提升生态系统服务功能具有重要意义。

本研究选取榆林市沙区—黄土区6种典型植物群落（柠条Caragana korshinskii、长芒草Stipa bungeana、紫花苜蓿Medicago sativa、铁杆蒿Artemisia gmelinii、沙柳Salix psammophila、黑沙蒿Artemisia ordosica），聚焦以下科学问题：（1） 揭示不同植物群落在沙土和黄土基质中对土壤团聚体稳定性的影响；（2） 阐明不同土壤质地中团聚体稳定性与土壤养分因子之间的关系；（3） 综合评估不同植物群落对土壤质量的改良效应，以期为沙漠—黄土过渡区植被恢复与可持续管理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区域位于陕西省榆林市榆阳区和横山区，毛乌素沙地南缘与黄土丘陵交界处（图1），位于北纬36°57′—39°35′，东经107°28′—111°15′，平均海拔1 220 m。地貌分为风沙草滩区、黄土丘陵区、梁状低山丘陵区三大类。该区域主要的植被类型有人工乔木林、人工灌木林、灌草丛、草地等，如小叶杨（Populus simonii）、樟子松（Pinus sylvestris var. mongholica）等人工乔木林，沙柳、柠条等人工灌木林，半灌木、草本植物主要有黑沙蒿、铁杆蒿、长芒草、紫花苜蓿等。土壤类型有沙土和沙黄土，土质较为疏松，抗侵蚀能力差。

1.2 样地布设、样品采集与分析

2022年8月，在沙漠—黄土过渡带选取典型植物群落，分别于黄土区与沙土区设置立地条件基本一致的100 m×100 m样地（表1）。样地均位于典型半干旱气候区，年均降水量约400 mm，年均温8~9 ℃。黄土区样地海拔1 200~1 400 m，坡度5°~15°，沙土区样地海拔1 100~1 300 m，坡度5°~10°，两地均属于典型生态恢复区，植被覆盖度介于40%~50%。为系统反映不同植被类型对土壤性质的影响，在黄土区选取典型人工与天然植被—柠条、长芒草、铁杆蒿和紫花苜蓿群落；在沙土区选取常见固沙植被—沙柳、柠条和黑沙蒿群落。每种植被类型设置2个重复样地，以增强取样的代表性。样地内随机设置4个样方，灌木群落样方面积为5 m×5 m，草本群落为2 m×2 m。

为准确反映表层土壤结构及养分状况，在每个样地内随机布设3个取样点，清除地表枯落物后，使用铁盒采集0—10 cm原状土用于土壤团聚体分析。同时采用“S”形布点法，使用土钻采集10个0—10 cm土壤样品混合成一个复合样品，用于土壤化学性质测定。该采样策略能够有效捕捉植被类型对土壤表层关键属性的影响，并降低小尺度空间异质性带来的误差。

1.3 土壤团聚体指标

本研究采用平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）、大团聚体含量（WSA）对土壤团聚体的稳定性进行综合评价，具体计算公式如下^［13］：

\begin{array}{l}\mathrm{M}\mathrm{W}\mathrm{D}={\displaystyle \sum _{i=\mathrm{1}}^{\mathrm{6}}}{M}_i/S_{\mathrm{0}}\times d_i\\ \mathrm{G}\mathrm{M}\mathrm{D}=\mathrm{e}\mathrm{x}\mathrm{p}〔\frac{{\displaystyle \sum _{i=\mathrm{1}}^n}{\omega }_i\mathrm{l}\mathrm{n}{d}_i}{{\displaystyle \sum _{i=\mathrm{1}}^n}{\omega }_i}〕\\ \mathrm{W}\mathrm{S}\mathrm{A}=\frac{M_{r>\mathrm{0.25}}}{M_T}\end{array}（1）

式中：M_i 为湿筛第i个孔内的质量（g）；d_i 为湿筛第i个筛子的平均直径（mm）；S₀为各粒级团聚体配置的总量（g）；{\omega }_i为任意粒径范围内微团聚体的质量占土样干重的百分比（%）； M_r >0.25为所有大于0.25 mm粒径级别的团聚体烘干重量之和；M_T 为团聚体总质量（g）。

K=\mathrm{7.954}\times ｛\mathrm{0.0017}+\mathrm{0.049}\mathrm{e}\mathrm{x}\mathrm{p}〔-\mathrm{0.5}\times {\left(\frac{\mathrm{l}\mathrm{g}\mathrm{G}\mathrm{M}\mathrm{D}+\mathrm{1.675}}{\mathrm{0.6986}}\right)}^{\mathrm{2}}〕｝

土壤可蚀性因子（K）反映了土壤颗粒被水力分离和搬运的难易程度^［14］，是评价土壤对侵蚀敏感程度的重要指标，主要与土壤质地、有机质含量、土体结构、渗透性等土壤理化性质有关。采用如下公式进行计算：

（2）

式中：K为土壤可蚀性因子〔t · hm² · h/（hm² · MJ · mm）〕。

1.4 数据处理

应用SPSS 27软件对两种土质的不同植被类型的土壤团聚体指标和土壤养分进行方差分析，用Origin 2024对相关指标进行作图。利用单因素方差分析法（One-way ANOVA）分析不同植被类型土壤团聚体粒径、团聚体稳定性及土壤各理化指标，利用皮尔逊相关（Pearson Correlation Analysis）和主成分分析（Principal Component Analysis， PCA）分析土壤理化特性与土壤团聚体稳定性的关系。

2 结果与分析

2.1 不同植物群落土壤水稳性团聚体分布特征

沙漠—黄土过渡带不同植物群落对土壤水稳性团聚体的粒级分布具有显著影响（p<0.05），且受土壤质地影响，沙土区与黄土区表现出截然不同的分布模式（图2）。过渡带内各植物群落均以粒径 >0.25 mm的水稳性大团聚体（WSA）为主，但在具体粒级组成上存在明显的群落与生境差异。

在黄土区，植物群落促进了更大粒级团聚体的形成。其中，长芒草群落表现出最强的团聚体胶结能力，其>2 mm粒径团聚体占比显著高于柠条、铁杆蒿和紫花苜蓿群落（p<0.05），表明长芒草群落在黄土基质中更有利于大粒级团聚体的形成。相比之下，铁杆蒿、柠条、紫花苜蓿群落则促进了0.25~2 mm粒径团聚体富集，柠条群落的微团聚体占比显著高于长芒草和铁杆蒿群落（p<0.05）。

在沙土区，受限于沙质土壤颗粒较粗、黏粒含量低的特性，团聚体主要集中在较小的粒级区间，即 0.25~0.5 mm占主导地位。在此生境下，大团聚体含量总体表现为柠条>黑沙蒿>沙柳，柠条群落表现出较好的团聚效果，其 0.25~0.5 mm粒径团聚体含量显著高于沙柳群落（p<0.05）。相反，沙柳群落土壤结构相对松散，其微团聚体（<0.25 mm）占比较高，说明其团聚化程度相对较低。

2.2 不同植物群落团聚体指标的变化特征

团聚体稳定性指标进一步揭示了不同植物群落在两种基质中对土壤结构改良的差异性（表2）。

在黄土区，长芒草群落的团聚体水稳性显著优于其他群落，这与其拥有最高比例的WSA密切相关。长芒草群落的MWD和GMD值显著高于柠条、铁杆蒿和紫花苜蓿群落（p<0.05），且其土壤可蚀性K值最低（0.04），表明该群落下土壤抗侵蚀能力最强。同为黄土基质，柠条群落的WSA，MWD及GMD均处于较低水平，且K值最高（0.10），说明在黄土区，须根系发达的草本植物比灌木更能有效提升团聚体稳定性。

在沙土区，由于缺乏形成大团聚体的胶结物质，各群落的MWD和GMD值普遍较低且差异不显著，但在水稳性大团聚体含量（WSA）和抗侵蚀能力上表现出明显分异。柠条群落在沙土生境中展现出最佳的固土效应，其WSA高达86.63%，显著高于沙柳群落（p<0.05），且K值最低（0.15），表明柠条对于提升沙质土壤的抗侵蚀能力效果最优。相比之下，沙柳群落的土壤稳定性较差。

2.3 不同植物群落土壤养分特征

植物群落通过改变土壤养分输入，进而影响团聚体的胶结物质来源，这种“植物—养分—结构”的耦合关系在不同基质中表现出显著的生境异质性（图3）。在黄土区，养分含量在不同植物群落间存在显著差异。铁杆蒿样地土壤有机质含量（SOM）最高，其次为长芒草，柠条与紫花苜蓿最低；全氮TN，全磷TP和有效氮AN在铁杆蒿样地最高，柠条最低；有效磷AP在柠条与铁杆蒿样地较高，长芒草最低，紫花苜蓿居中；全钾TK和有效钾AK在不同群落差异不显著。沙土区除TK（沙柳较高）、TP（柠条较高）外，多数指标在不同群落间无显著差异。

2.4 土壤团聚体粒径、土壤养分与团聚体稳定性指标的相关性分析

对沙漠—黄土过渡带土壤团聚体粒径组成与团聚体稳定性指标进行Pearson相关性分析发现（图4），无论是黄土区还是沙土区，0.25 mm粒径均是团聚体稳定性转化的关键物理节点。>0.25 mm的大团聚体与团聚体稳定性指标呈显著正相关，与土壤可蚀性因子（K）呈显著负相关。这表明大团聚体的形成是降低土壤可蚀性、提升结构稳定性的物理基础，这一物理机制在不同土壤基质中表现出一致性。

进一步分析土壤养分与团聚体稳定性的相关性，揭示了土壤养分与团聚体稳定性的耦合关系在两种基质间表现出显著的异质性。在黄土区，团聚体稳定性与SOM， TN， AN等养分指标的相关性并未达到显著水平。这意味着在本身具有一定结构性的黄土母质中，单纯的养分增加并非团聚体稳定性提升的唯一或主导驱动力，其稳定性可能同时受到根系物理缠绕、碳酸钙胶结或其他非养分因素的调控。在沙土区，团聚体稳定性指标与SOM养分指标呈显著正相关（p<0.05）。这表明在贫瘠且松散的沙地基质中，植物恢复输入的有机胶结物质是驱动团聚体形成与稳定的核心限制因子。植物—土壤互馈表现为“养分累积驱动结构改善”的紧密耦合模式，即随着植被恢复带来的SOM累积，沙土颗粒的胶结作用增强，显著提升了团聚体稳定性。

2.5 典型植物群落土壤综合质量

2.5.1 黄土区典型植物群落土壤综合质量

本研究对黄土区4种典型群落土壤的10个理化指标经PCA分析得到相关系数矩阵、特征值及方差贡献率和因子载荷矩阵。以特征值>1的原则进行提取，共提取到3个主成分（表3）。PC1特征值为4.396，贡献率为43.158%，PC2特征值为3.033，贡献率为29.256%，PC3特征值为1.1，贡献率为12.871%，3个主成分的贡献率累计值达到85.285%，可以解释绝大部分原始信息。

根据因子及其贡献率构建出综合评价模型为F=0.506F₁+0.343F₂+0.151F₃。利用该函数得到不同群落类型下土壤综合得分（表4）。PCA的综合得分反映了不同植物群落土壤在土壤养分与团聚体稳定性上的整体表现，得分越高说明综合状况越优。不同群落下土壤综合得分高低依次为铁杆蒿（0.590）、长芒草（0.346）、紫花苜蓿（-0.308）、柠条（-0.628）。

2.5.2 沙土区典型植物群落土壤综合质量

本研究对沙土区3种典型群落土壤的10个理化指标经PCA分析得到相关系数矩阵、特征值及方差贡献率和因子载荷矩阵。以特征值>1的原则进行提取，共提取到3个主成分（表5）。PC1特征值为4.582，贡献率为41.668%，PC2特征值为2.212，贡献率为24.048%，PC3特征值为1.335，贡献率为15.577%，3个主成分的贡献率累计值达到81.293%，可以解释绝大部分原始信息。

根据因子及其贡献率构建出综合评价模型为F=0.513F₁+0.296F₂+0.192F₃。利用该函数得到不同植被类型下土壤综合得分（表6）。PCA的综合得分反映了不同植物群落土壤在土壤养分与团聚体稳定性上的整体表现，得分越高说明综合状况越优。不同植物群落土壤综合得分高低依次为柠条（0.054）、黑沙蒿（0.002）、沙柳（-0.290）。

3 讨论

3.1 不同植物群落对土壤团聚体稳定性的影响

土壤团聚体是土壤结构的基本单元，其粒径分布直接决定了土壤孔隙配置、水分运动以及抗侵蚀能力。本研究结果显示，沙漠—黄土过渡带不同植物群落显著调控土壤水稳性团聚体的粒径分布，这不仅反映了植物对土壤结构的生物调控作用，还揭示了土壤基质差异对植物调控作用的影响。

在黄土区，相关性研究显示大团聚体含量与团聚体稳定性指标呈正相关，这一发现与多项研究结果高度一致，郭正等^［15］在黄土高原子午岭林区的研究发现，随着植被正向演替，土壤中较大粒径团聚体比例增加，土壤团聚体稳定性指数（SR）显著提升。其中长芒草群落的团聚体稳定性指标显著高于其他 3种群落 （p<0.05），K值显著低于其余群落（p<0.05），说明其团聚体稳定性最好，这与刘均阳等^［16］的研究结论一致，长芒草的根系分泌物^［17］和微生物的协同作用影响土壤有机质和养分含量，促进大团聚体的形成。另一方面可能由于丰富凋落物输入，SOM和微生物活性增加，提升了土壤团聚体水稳定性^［18］。相反，微团聚体比例与团聚体稳定性指标呈负相关，这一负相关关系在董立国等^［19］的研究中得到了进一步验证。在本研究中，柠条和紫花苜蓿群落微团聚体比例较高，可能与这些固氮植物的根系分泌物不足以补偿黄土区高侵蚀环境下的物理扰动有关，侵蚀加速微团聚体破碎，降低SOM积累，导致胶结剂不足，无法维持大团聚体稳定性^［20］。铁杆蒿群落的细根在表层土壤中分布密集，其根长密度和表面积与土壤团聚体稳定性呈极显著正相关，能有效缠绕和固结土壤颗粒^［21］。

在沙土区，大团聚体比例与团聚体稳定性指标呈正相关，例如，在平原沙土区河岸带，杨树纯林能显著提高>2 mm和0.25~2 mm粒径团聚体的含量，从而使MWD和GMD分别提高了29.89%~79.08%和37.60%~94.32%，显著增强了土壤抗蚀能力^［22］。本研究中，柠条群落0.25~0.5 mm团聚体显著高于沙柳和黑沙蒿群落，其机制在于柠条的固沙根系和SOM输入，形成临时团聚体，高的磷含量有利于微生物介导的生物胶结^［23］，促进大团聚体的形成。在沙柳群落，微团聚体占比更高，可能由于其适应性根系在风沙环境中难以分泌足够胶结剂，物理风蚀进一步分解团聚体。黑沙蒿群落对团聚体稳定性的改良效果介于柠条与沙柳之间，其可能通过调节水分和养分循环^［24］，为大团聚体形成提供有利条件。

3.2 土壤团聚体与养分关系及其对土壤稳定性影响

在沙漠—黄土过渡带，植物—土壤互馈效应对土壤团聚体稳定性的影响表现出明显的基质依赖性。这种依赖性源于黄土区和沙土区的土壤母质差异，黄土区土壤具有较高的黏土含量和天然结构，而沙土区则以粗颗粒、贫瘠和松散为特征，导致互馈机制在两种生境中的作用路径和强度不同。

在黄土区，植物群落（铁杆蒿、长芒草、柠条和紫花苜蓿）显著改变了土壤SOM， TN， AN， TP和TK等养分输入，但这些变化并未直接主导团聚体稳定性。Pearson相关性分析显示，>0.25 mm大团聚体与稳定性指标呈正相关，与土壤可蚀性因子K呈负相关，但与SOM， TN， AN等养分的相关性未达显著水平。这表明黄土区的互馈效应更依赖非养分因素，如植物根系的物理缠绕、微生物活性或矿物胶结，而非单纯的养分积累。这与郭正等^［15］对于黄绵土的研究结果一致，土壤团聚体稳定性最主要的响应因子是有效砂粒，表明物理质地在黄土区的主导作用。铁杆蒿群落通过其发达的细根网络，在提升土壤养分（SOM， TN， TP， AN）的同时，也促进了土壤大团聚体的形成和有机碳的固存^［25］。

在沙土区，互馈效应对团聚体稳定性的影响更强且更直接，表现出高度的基质依赖性。沙土区养分指标在不同群落间差异不显著（除TK在沙柳较高、TP在柠条较高外），但团聚体稳定性与SOM呈显著正相关（p<0.05）。这反映出沙土的松散基质使有机胶结物质成为限制因子，植物恢复驱动“养分累积—结构改善”的耦合模式^［26］，增强颗粒间胶结，形成更多>0.25 mm大团聚体，从而降低K值并提升抗蚀性。沙柳和柠条等固沙植物的互馈作用尤为突出，可能通过增加有机碳源促进微生物分泌胞外聚合物^［27］，进一步强化稳定性。这种模式在贫瘠沙地中更敏感，因为基质缺乏天然胶结，植物输入的养分直接转化为结构益处。

3.3 不同植物群落在改善土壤结构、增强抗蚀能力方面的生态功能

本研究基于PCA的综合评价显示，在黄土区，铁杆蒿群落的土壤综合质量最优（0.590），其次为长芒草，而柠条群落得分最低（-0.628）。结合因子载荷矩阵（表3），PC1（贡献率43.16%）主要由SOM， TN， AN等养分指标主导，PC2（贡献率29.26%）主要由团聚体稳定性指标（MWD， GMD）主导。这表明“养分—结构”的耦合作用是决定黄土区土壤健康的关键。铁杆蒿作为菊科半灌木具有较高的地上生物量和较快的枯落物分解速率，能显著提升表层土壤SOM和速效养分含量。外源有机质的输入促进了微生物活性，微生物分泌的多糖和球囊霉素作为“有机胶结剂”，反过来促进了团聚体的形成与稳定^［28］。长芒草虽在物理结构改善上表现优异，但在养分回馈能力上略逊于铁杆蒿。柠条在黄土区表现较差，这可能与黄土高原人工林普遍存在的“土壤干层”现象有关。近年来的研究指出，成熟期柠条深根系过度消耗土壤水分，导致土壤微环境干燥，抑制了微生物对枯落物的分解和矿化过程，从而限制了养分循环^［29］。此外，水分亏缺削弱了根系分泌物对土壤颗粒的化学胶结作用，导致其综合生态功能在该生境下反而不如自然演替形成的草本和半灌木群落。

在沙土区，柠条群落的土壤综合得分（0.054）位居第一，显著优于黑沙蒿和沙柳。PCA结果显示（表5），沙土区的PC1同样代表养分状况，且贡献率（41.67%）远高于代表物理结构的PC2。这说明在贫瘠的风沙土生境中，养分积累是土壤质量提升的“限制因子”。在贫瘠的沙土中，柠条群落对磷、钾的活化与保持能力，为沙土中微生物活动提供关键能源和营养，支持微团聚体向大团聚体的转化，从而在整体低养分背景下，依然显著提升WSA并降低K值。柠条灌丛堆能产生“肥岛效应”，在灌丛下方及其周围显著富集SOM， AP等养分，并提高微生物多样性，从而驱动整个生态系统的养分循环^［30］。相比之下，沙柳虽然也是灌木，但可能受限于其根系分布特征或在研究区的沙柳老化退化问题，其对地表细颗粒的截留能力和养分归还能力弱于柠条群落。

4 结论

植物群落对团聚体稳定性的提升作用具有明显的生境依赖性。黄土区水土保持需兼顾土壤结构与养分循环的协同作用。长芒草虽在团聚体稳定性方面表现突出，但其优势局限于土壤结构单一维度；铁杆蒿则通过高效养分循环，在维持较好结构稳定性的同时，持续提升土壤肥力，形成“养分—植被—结构”良性循环，更符合黄土区水土保持对土壤功能完整性的要求，应作为植被恢复的优先选择。沙土区整体上植被对土壤理化性质的改良效果有限，但柠条能显著提高大团聚体含量，有效改善土壤结构和抗蚀性，因此在沙土治理中宜优先推广种植柠条。

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基金资助

国家自然科学基金“黄土高原刺槐林土壤种子库及其对林下植物更新恢复的影响机制”(42377322)

陕西省重点研发一般项目“黄河中游水蚀风蚀交错区植被结构水土保持及土壤固碳效益协同提升技术”(2025SF-YBXM-129)