青藏高原既是我国重要的特色畜牧业基地,同时也对北半球的气候有着重要影响,更是我国及周边国家多条母亲河的发源地,对我国东部及西南部生态环境和社会经济有巨大影响。青藏高原总面积的85%是高寒草地,是藏羊和牦牛放牧的主要草场,高寒草地在气候调节、多样性保护和水土保持等生态服务功能发挥着重要的作用。然而,受全球性气候变化和人类活动,特别是长期不合理的放牧利用模式等影响,青藏高原高寒草地退化严重。植被-土壤系统的协同变化结果是高寒草地退化的具体表现,阐明植被生产力和土壤特性的关系为如何恢复退化高寒草地提供重要参考。逆转牧场退化是草原管理的一个重要目标,也是恢复技术面临的挑战,而围栏封育是青藏高原治理退化高寒草地的主要途径。为了探究青藏高原草地退化情况及其对放牧和围栏封育的响应,我们收集了129个有关退化、放牧和围栏封育的研究点分析探讨。本文以青藏高原高寒草地为研究区,研究了放牧梯度、退化梯度及围栏封育年限等不同情况下植被生产力、群落特征和土壤理化性质的变化特征。结果表明:(1)随着放牧强度的增加,地上生物量对放牧的负响应增加。此外,我们发现中度放牧对地下生物量有显著的积极作用,增加了5.38%。放牧时间对地上生物量和地下生物量的影响与放牧强度相似。相反,轻度放牧和重度放牧对地下生物量无显著影响。轻度放牧和中度放牧处理对总生物量的影响最小,而重度放牧处理显著降低总生物量。中度放牧作用下没有显著影响总生物量,这可能是由于地上生物量的降低抵消了地下生物量的增加。中度放牧作用下结果为生物量转移假说提供了证据。中度放牧和1-2年的放牧下地下生物量显著增加,这支持了放牧优化假说。(2)导致中度放牧中地下生物量含量增加的主要机制是植物个体的代偿生长、植物群落的矮化趋势、物种丰富度的显著增加以及放牧引起的土壤微生物群落的变化。(3)不同退化梯度下,植被地上和地下生物量降低,土壤特征均呈恶化趋势。尤其是在重度退化草地中,地上生物量、地下生物量、物种丰富度和物种均匀度较未退化草地分别显著降低了42.44%、60.64%、21.08%和8.36%,土壤含水量、有机碳、全氮和全磷同样较未退化草地分别显著下降了33.57%、45.75%、22.70%和11.23%,而土壤容重显著上升了12.12%(P<0.05)。就效应比而言,植被生物量与土壤主要性质(有机碳、全氮和全磷)均呈显著正相关关系,表明草地退化过程中植被生产力与土壤性质互相影响,相较氮和磷含量,碳含量的流失非常严重。高寒草地中磷含量可能是植物生长发育的限制性元素。(4)就围栏封育年限而言,短期的围栏封育(1-4年)增加了高寒草甸的地上生物量、香农威纳指数、土壤有机碳、土壤全氮和土壤全磷含量。然而,在5-8年或>8年的围栏封育后,高寒草甸的地上生物量、地下生物量、植被盖度、香农威纳指数、土壤有机碳、土壤全氮和土壤全磷没有显著变化。在较为干燥的高寒草原上,1-4年的围栏封育显著增加了地上生物量和植被盖度。而>8年的围栏封育增加了植被盖度和香农威纳指数。因此,时间是生态恢复的一个非常重要的因素,短期的围栏封育可以提高物种多样性和植被生产力,而长期的围栏封育对生态系统的积极影响并不明显,甚至可能导致高寒草甸物种多样性的丧失。(5)土壤碳含量的增加伴随着土壤氮含量的增加,说明氮可能是短期围栏封育支撑土壤碳含量增加的关键因素。然而,氮素供应不足可能是后期固碳能力下降的主要原因。在我们的研究中,群落结构在围栏封育8年后趋于稳定。本研究建议适度放牧和短中期围栏(不超过8年)是高寒草地最佳的草地恢复措施和管理模式,研究结果可为青藏高原高寒草地生态系统可持续发展提供理论参考和指导。