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过度放牧导致世界上很多干旱半干旱区草地严重退化。通过禁牧措施排除放牧干扰，使草地自然恢复，作为一种低投入的措施在世界各国退化草地生态系统恢复中得到广泛采用。我国政府也对北方退化严重的草地采取了禁牧措施，以逆转草地退化。但是，对于过度放牧退化严重、自然环境脆弱的半干旱毛乌素灌丛沙地，停止放牧后这种灌丛化沙地能否自然恢复到当地潜在的顶极植被还不清楚；如果能够恢复到草原植被，其恢复的内在机制又是什么?为此，本文对毛乌素沙地三种典型放牧管理类型(过度放牧、停牧5年和停牧15年)的植被特征、土壤理化性状和水分状况及结皮特性进行了研究，旨在揭示禁牧后沙地灌丛植被自然恢复机制，确定去除放牧压力后植被自然恢复的可能性，获得植被自然演替的趋势，以推测毛乌素沙地地带性顶极植被的类型，为半干旱退化沙质草地生态系统的恢复、重建及管理提供科学依据。主要研究结果如下：
通过对群落物种组成的MRPP分析和DCA排序结果表明，三种放牧管理方式下群落的物种组成存在较大差异。停牧后优势种发生更替，半灌木油蒿逐渐转变为达乌里胡枝子和本氏针茅。停牧5年有利于油蒿灌丛生长，停牧15年有利于草本生活型的恢复，而油蒿有衰退趋势。指示种分析表明，停止放牧后不耐牧但适口性好的物种逐渐恢复。相似性指数计算结果表明，停牧5年对物种丰富度的恢复要比多度的恢复更容易。放牧样地上物种只有11种，停牧5年和停牧15年物种丰富度分别是放牧区的3倍和4倍，且停牧15年在1～1000 m2尺度上均显著增加物种丰富度；而停牧5年只对小尺度上(1～10 m2)的物种丰富度增加显著，对较大尺度上(100～1000 m2)的增加不显著。停止放牧后物种丰富度、多样性、植被盖度、土壤表层生物结皮盖度显著增加，标志着禁牧措施能有效促使毛乌素沙地植被的自然恢复。
停牧5年对0～30 cm土壤颗粒组成和容重没有显著影响；停牧15年0～10cm土壤容重显著小于放牧区，而极细沙、粉粒和粘粒含量显著高于放牧区；停牧5年显著增加了0～5 cm土壤有机碳，而0～30 cm的全氮均没有显著增加。停牧15年土壤有机碳较放牧区在0～5 cm、5～10 cm、10～30 cm分别显著增加了231％、81%、55%;全氮含量的变化趋势与之相同。表明，停牧5年对土壤粘粉粒、全氮含量的恢复基本没有效果；停牧15年能显著增加表层土壤粘粉粒含量和有机碳、全氮，但土壤碳、氨水平还是在比较低的水平(有机碳：4.30 g·kg-1:全氮：0.74 g·kg-1)。长期禁牧可以逐渐改善土壤质地和提高土壤肥力。
在停牧5年和停牧15年恢复区有生物结皮土壤渗透性显著小于无结皮土壤，表明停止放牧后土壤生物结皮的恢复显著降低土壤渗透速率。在一周无雨条件下，停牧15年恢复区50 cm以下土壤水分状况较停牧5年和放牧区更差。当降雨量为8.5 mm，三种类型样地水分再分配深度只能达到20 cm左右；当降雨量为14.8 mm，降雨基本不能对15年恢复区50 cm以下土层的水分起到补充作用，这可能影响到深根系半灌木油蒿对水分的利用，造成油蒿生长不良，逐渐衰退。另一方面，生物结皮的形成延缓了降雨的下渗深度，使下渗水分减少，渗透深度变浅，而且高频率(69.4%)的小降雨事件(降雨量＜5mm)只对浅根系的草本有效，使得草本植物生长旺盛。可能正是这种土壤生物结皮对降雨截留导致小雨量的降雨不能到达油蒿根系集中分布层，而截留在土壤表层的水分被浅根系的草本植物所利用，再加上表层土壤(0～10 cm)的粘粉粒和有机碳、全氮的增加也有利于浅根草本植物的生长，促使灌丛到草本的更替，表明去除放牧干扰后，毛乌素油蒿灌丛沙地有向以草本为主的沙质草原恢复的趋势。这也从侧面例证了历史上毛乌素地区的地带性植被应该是以禾本科草为主的草原。
因此，禁牧封育可能促使半干旱毛乌素沙地退化灌丛植被的逆转，是退化草地保育和恢复的有效措施。为保证禁牧措施长期有效的执行，建议建立高效人工草地和发展现代化草地畜牧业，提高区域经济状况，保证天然草原得以恢复。