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草地灌丛化是近一个世纪以来干旱半干旱区的主要表现形式，可能会导致生态系统结构和功能的改变，甚至可能导致干旱区土地退化和荒漠化。然而以灌丛化草地为背景的弃耕农田植被、土壤物理性质与生物结皮动态的研究尚显不足。在鄂尔多斯高原软梁、硬梁上选取一系列不同时限的弃耕农田，研究弃耕演替过程中群落生物量、盖度、密度、重要值、根系分布、凋落物、地表生物结皮以及不同土层土壤含水量、容重和机械组成的变化。结果表明: 软梁弃耕农田在20年的时间内群落演替经历了杂草群落、半灌木油蒿(Artemisia ordosica)群落和多年生草本群落三个阶段。硬梁弃耕农田在20年时间内经历了杂草群落、本氏针茅(Stipa bungeana)+冷蒿(A.frigida)群落、本氏针茅群落三个阶段，多年生草本植物在整个演替过程中占主导地位。软梁弃耕农田草本植物根系主要分布在0-20cm土层，半灌木油蒿根系主要分布在0-30cm土层，且可深入地下达100cm;硬梁弃耕农田植物根系主要分布在0-5cm土层。 软梁弃耕农田表层(0-10cm)土壤物理性质随弃耕年限增加明显改善，土壤黏粒含量、地表凋落物随弃耕年限增加而明显增加，土壤容重明显降低，土壤含水量略微升高;中层(10-30cm)土壤物理性质随弃耕年限增加稍显恶化，土壤黏粒含量升高，但土壤含水量略微降低;深层(30-50cm)土壤物理性质变异较大。硬梁弃耕农田土壤表面凋落物盖度、生物结皮盖度和生物结皮厚度随弃耕年限增加而增加，表层（0-10cm）土壤容重、黏粒含量、含水量随弃耕年限增加变化不明显，深层(10-40cm)土壤物理性质变异较大。 软梁弃耕农田表层(0-5cm)土壤黏粒随弃耕年限的积累可能会延缓水分向深层入渗，凋落物盖度的增加会减少表层水分的蒸发并提高表层土壤有机质，从而提高表层土壤保水能力。硬梁弃耕农田较高的黏粒粉粒含量可能使生物结皮得到较好发育，而生物结皮的发育会促使降雨分配的浅层化。地表凋落物和土壤黏粒物质的累积导致软梁弃耕农田土壤水分浅层化可能是浅根性多年生草本植物群落取代半灌木油蒿群落的关键因素。硬梁较高的浅层土壤含水量可能是浅根性本氏针茅草地未被半灌木植物油蒿入侵的原因之一。