近年来,由于不合理的放牧制度、盲目开垦、滥行樵采等人为干扰,以及气候变化等自然因素,导致我国90 %的草地出现不同程度的退化。在天然草地补播苜蓿可以有效替代无机氮肥,为草地生态系统输送氮素。但是,由于缺乏适应性强的豆科牧草,补播的豆科牧草常常存在竞争力弱、扩散困难等问题,制约了利用补播豆科牧草恢复退化草地的进程。黄花苜蓿(Medicago falcata)是一种重要的野生豆科牧草,广泛分布于欧、亚大陆,在我国新疆、甘肃、内蒙古等地有大面积的野生分布。低矮的冠层和根蘖型根系使得黄花苜蓿具有抗寒、抗旱、耐践踏、寿命长等特点,适宜在寒冷、干旱地区生长,成为中国北方高寒地区天然草地补播的首选优良豆科牧草。因此,本研究结合了原位控制和温室模拟两种方法,对天然草地补播苜蓿的技术和原理展开以下三方面的探讨:(1)补播苜蓿、施磷和刈割对草地生产力、物种多样性以及土壤微生物群落的影响(2)空斑对天然草地补播苜蓿种苗生长的影响(3)丛枝菌根真菌(AMF)-根瘤菌在不同的施肥和刈割水平下对补播苜蓿的生长及群落物种组成的影响本研究于2013年在呼伦贝尔地区退化羊草草地进行苜蓿免耕补播,在苜蓿成功建植第二年进行磷肥添加和刈割处理。在2014-2016年生长季末测定草地生产力、群落组成、土壤养分以及土壤微生物等指标。研究结果显示,与未补播草地相比,补播黄花苜蓿的草地生产力在2014-2016三年中平均提高34 %,而补播紫花苜蓿的草地生产力则提高15 %。磷肥添加和刈割处理促进了补播的苜蓿在天然草地中的比例并显著提高了草地生产力。当群落中豆科比例超过30 %时,磷肥添加增强了物种间的光照竞争,从而抑制了草地的物种多样性。补播草地物种异步性低于未补播草地,而刈割增加了植被的可利用光照强度,促进了不同物种生态位互补,从而缓解了物种间的竞争排除。无论补播与否,草地生产力在刈割小区均显著高于非刈割小区。刈割通过降低草地中优势植物羊草比例,增加补播苜蓿或其他低矮杂类草的丰富度,提高了草地群落的多样性。补播苜蓿和羊草的种间竞争仅造成物种水平的动态变化,但是并未改变草地生态系统的多样性和稳定性。此外,补播苜蓿大幅增加了土壤中的全氮、有机碳、微生物碳氮以及微生物PLFAs的含量。因此,在天然草地补播苜蓿,并对其进行适当的施肥和刈割管理,不仅可以满足草地高产的需求,同时也有利于草地生态功能的发挥和可持续发展。此外,通过原位模拟不同的草地退化程度,采用两因素区组实验设计,人为的制造不同直径大小的空斑,以及隔离空斑相邻植物的根系,在2013-2015年间持续测定黄花首蓿的出苗表现、成株生物量、空斑微气候以及土壤理化指标。结果发现,不同的空斑大小显著影响了补播黄花苜蓿出苗和生长的微环境。小空斑(直径≤10cm)为补播黄花苜蓿提供了最适的光照强度和土壤水分,显著提高了植株的出苗数、存活数、生物量、以及根系结瘤数,但是随着空斑直径的增大,空斑中有效光照强度和土壤温度大幅增加,表层土壤水分显著下降,抑制了补播苜蓿的出苗和成株生长。此外,空斑干扰降低了土壤的养分水平,特别是20 cm和40 cm直径的大空斑,由于降低的养分输入和增加的养分损耗,空斑中的土壤pH、土壤有效磷、全氮以及有效钾含量均显著低于未干扰的对照。除此之外,现存植被的地下竞争并不是制约黄花苜蓿建植的主要因素,相邻植物根系隔离对苜蓿的生长和土壤养分没有显著的影响。因此,轻度退化的草地所形成的空斑可为首蓿提供最佳的微生境,有益于补播苜蓿的成功建植。利用盆栽模拟实验,选择两种北美高草草原中的优势物种(禾草和杂类草),与补播的苜蓿一起构建植物群落,并通过双接种、以及不同梯度的养分添加和刈割管理措施,探讨AMF-根瘤菌对补播苜蓿草地的生产力、物种多样性以及植被组成的影响。结果表明,AMF、根瘤菌双接种对苜蓿、大须芒麦和植物群落的生物量和苜蓿结瘤数有显著的协同促进作用。无论是否接种,苜蓿在混播群落中均占主导优势,在群落中的比重达到80 %以上,生物量显著高于在单播时苜蓿的生物量,而大须芒麦和羽状金光菊在混播群落中的生物量显著低于各自单播的处理。刈割显著增加了各物种的生产力和菌根侵染率,并促进了各物种的共存,而施氮仅对羽状金光菊的地下生物量和菌根侵染有显著的促进效果。无论是否刈割或施肥,AMF菌根侵染率与群落中各物种的生产力、或苜蓿的结瘤能力间均存在显著的正相关关系。因此,AMF、根瘤菌共生体对补播苜蓿的草地生产力和群落结构具有协同作用,证明了土壤微生物群落在退化草地的恢复和重建中的重要地位。