石羊河中下游退耕地土壤系统演变规律及其驱动机制研究

退耕地是绿洲农业中，由于盐渍化程度高、土地生产力下降、水土流失及风沙危害严重或者水资源缺乏等原因，不再实施耕作措施的土地。这部分土地的保护与合理利用关系到整个绿洲生态系统的安全与稳定。本研究选择石羊河流域中下游绿洲地区不同年代的退耕地（退耕1年至多年）为研究对象，采用空间尺度代替时间尺度的方法，对土壤的物理特性（含水量、容重、粒径），化学特性（养分含量、盐分、pH值等）和生物学特性（土壤微生物生物量、土壤酶活性）进行测定和系统分析，阐明石羊河中下游退耕地土壤系统的动态变化规律、过程，揭示退耕地土壤系统变化的驱动因素及其机制，探讨退耕地土壤系统的人为干预恢复技术，为荒漠绿洲区退耕地保护、利用及生态系统修复、改善提供理论依据。

依托本项目发表论文20篇，其中英文期刊2篇，协助培养博士研究生与硕士研究生各1名。项目的执行达到了申请时的预期。本项目选择石羊河流域中下游绿洲地区不同年代的退耕地为研究对象，采用空间代替时间的方法，对土壤的理化特性、生物学特性和土壤酶活性进行测定和系统分析，获得如下主要结论：.（1）在退耕地植物群落自然演替过程中，物种丰富度和多样性指数呈现出先增大，后波动式减小的规律，而均匀度指数呈波动式增大的规律。不同年限退耕地植被的演替可分为如下4个阶段：第一阶段（退耕1-3a）为一年生草本和宿根植物迅速恢复阶段。第二阶段（退耕3-8a）为一年生草本植物向多年生草本演替阶段。第三阶段（退耕8-24a）多年生草本向多年生灌木演替阶段。第四阶段（退耕24-31a）多年生灌木植物稳定阶段。.（2）不同年限退耕地0-40㎝范围内土壤含水量随土层深度增加经历了先增后减的一个变化过程。各样地细砂粒的比例都在50%以上，粘粒的含量均小于10%。随退耕年限延长，土壤粘粒减少，粉粒增加，而变化最大的土层为0-10 cm，土壤容重及其孔隙度变化不太明显。.（3）土壤盐分在退耕初期含量较低，随着退耕年限的增加，在退耕5年以后土壤盐分含量就会逐渐升高，表聚现象明显。.（4）土壤三大类微生物随着退耕地的自然恢复数量均为细菌最高，放线菌次之，真菌最低，这说明细菌是优势菌。同一年限退耕地，土壤微生物量C、N、P随土层的加深而表现出表聚性。.（5）土壤过氧化物酶、蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性均表现出随土壤深度的增加而逐渐减小；0～10 cm土层的酶活性在4层总酶活性中占有较大的比例。研究参试酶的活性，总的趋势是随着退耕地恢复年限的增加，呈波动式下降 。.（6）退耕地土壤物理、化学及微生物学特性的变化主要是由于土壤中的水、肥因素造成的，该地区干旱少雨、土壤非常瘠薄，退耕初期，由于之前农业生产中施入的水、肥尚有残余，因此退耕地土壤性质呈正向发展，但随着退耕年限的延长，残存水、肥逐渐耗减，土壤微生物数量相对较少，植物残体分解缓慢，因而水、肥下降，土壤性质开始呈负向发展。.（7）石羊河流域下游农田退耕后，第4-5年时，出现了物种丰富度与多样性指数明显下降，土壤养分流失、盐渍化程度变高，机械组成粗化、微生物数量与微生物量减少、酶活性减弱、抗干扰能力减少等诸多问题。因此，在退耕后4-5年时是个