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草地灌丛化是全球干旱半干旱地区面临的重要生态问题,对地表生境、生态系统功能与结构产生巨大影响。为改善宁夏退化荒漠草原脆弱的生态环境,旱生灌木锦鸡儿属柠条(Caragan korshinskii)栽培种被广泛用于植被恢复,随之伴随土壤旱化、草本多样性降低等一系列草原功能的弱化现象。鉴于此,本文在对宁夏荒漠草原近30年不同年限(3 y、12 y、22 y)和间距(40 m、6 m、2 m)引入灌丛地与封育草地、放牧地群落尺度土壤特性研究的基础上(即草原-放牧-灌丛引入过程),进而利用经典统计学、地统计学、地理信息系统方法在宁夏东部草原研究区尺度上展开荒漠草原草地灌丛引入现阶段(草地-灌丛地转变:草地、草地-灌丛交错带、灌丛地)的土壤水分、土壤碳氮的空间演变格局以及地上生物量对土壤水分的阈值效应分析和预测,以期为荒漠草原人工植被恢复可持续性提供科学依据和数据支撑。主要结论如下:(1)在草原-放牧-不同年限和间距灌丛引入过程中,灌丛地由于深层土壤水分消耗加剧,与封育草地、放牧地随0～200 cm 土层加深土壤水分增加的垂直动态相比,灌丛地深层次土壤水分无明显增加,无显著垂直动态,且与封育草地、放牧地季节动态(春季返潮、显著生长消耗和降雨补充)相比无明显春季返潮土壤水分上升期,土壤含水量显著低于封育草地、放牧地(P<0.05);除封育草地外,其他样地均存在亏缺,相对亏缺量为6.69～97.16 mm,相对亏缺指数(CSWDI)值呈波动变化,为0.03-12.10,样地土壤水分相对亏缺指数(PCSWDI)值均随着灌丛引入年限和密度的增加呈增大趋势。(2)灌丛引入研究区尺度空间分析得出0～200cm深层次土壤水分干(7月)、湿(10月)季均表现为草地-灌丛过渡带>草地>灌丛地,整体较为干旱,空间变异系数为32.59%～101.97%,呈中等变异以上。干季7月3者各层土壤含水量变程为1.42～133.87 km,空间异质性大小(Magnitude of spatial heterogeneity,MSH)[C/(C0+C)]为0.104～1.000,3者的MSH随着土层的加深分别呈增大、降低和增大趋势。湿季10月3者各层土壤含水量变程为3.52～78.81 km,MSH为0.179～1.000,3者的MSH随着土层的加深均呈降低趋势。草地(0.866)向灌丛地(0.796)转变过程中0～200cm 土壤水分的整体空间异质性呈增大趋势。(3)在草原-放牧-灌丛引入过程0～10 cm 土层土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)表现为逐渐增加的趋势,灌丛地显著高于放牧、封育地,为0.506～3.229 g·kg-1,但0～100cm 土层则为灌丛均较放牧地有显著增加(P<0.05),但与封育草地SOC无显著差异(P>0.05)。灌丛引入空间分析得出0～100cm 土层SOC含量在水平方向上表现为灌丛地>草原-灌丛过渡带>草地,在垂直方向上随着土层的加深SOC含量均呈增加趋势,变异系数为54.44%～78.82%,呈中等变异以上;3者各土层SOC变程为4.11～56.50 km,MSH为0.203～1.000,3者的MSH随着土层的加深分别呈增大、增大和降低趋势。草地(0.836)向灌丛地(0.871)转变过程中0～100cm 土壤有机碳的整体空间异质性呈降低趋势。(4)在草原-放牧-灌丛引入过程0～10 cm 土层全氮(Soil total nitrogen,STN)表现为逐渐增加的趋势,为0.050～0.209gg-1,0～100cm土层STN与SOC变化趋势相同。灌丛引入空间分析得出0～100cm 土层STN含量垂直动态为增加趋势,在水平空间则为草原-灌丛过渡带>草原>灌丛地,但差异不显著(P>0.05),变异系数为42.23%～55.42%,呈中等变异;3者各土层STN变程为1.39～42.22 km,MSH为0.320～1.000,3者的MSH随着土层的加深分别呈降低、不变和增大趋势。草地(0.970)向灌丛地(0.864)转变过程中0～100cmSTN的整体空间异质性呈增大趋势。(5)灌丛引入过程中灌丛地的地上生物量远大于草地,研究区干(7月)、湿(10月)季的土壤水分与地上生物量的生态阈值点分别为[8.11%,0.07 kg.m-2]和[14.19%,0.06 kg.m-2],土壤水分阈值区间为[8.110%～14.19%]。