目前,草地沙化已经成为一个世界性的问题,我国是世界上受沙漠化危害最严重的国家之一,因此,沙化草地恢复是一个亟待解决的问题。土壤有机碳、土壤氮素是反应土壤生物学特性和土壤健康质量的重要因子。研究沙化草地生态恢复过程中土壤有机碳、氮素和酶活性变化特征,有助于深入理解沙化草地生态恢复的土壤生态环境效应,对于生态恢复效果评价及措施调控具有重要意义。因此,本研究采用时空替代法,以未恢复沙化草地和围栏种植红柳生态恢复年限分别为2、4、6和8年的沙化草地作为研究对象,调查了沙化草地植被群落特征,并采用分层采样方法,结合室内分析化验,研究了0-60 cm土层土壤有机碳、氮素、酶活性及其组分含量和变化特征,研究结果表明：(1)随着沙化草地生态恢复时间的延长,灌木和草本植物高度、盖度、密度、多样性指数、地上生物量均有不同程度的增加。生态恢复8年后,草本植物盖度和密度分别为87%和684 ind/m~2,草本植物丰富度指数为2.642,均极显著高于未恢复沙化草地(p<0.01)。草本植物平均高度为23 cm、Shannon-Wiener多样性指数为2.147,显著高于未恢复沙化草地(p<0.05), Pielous均匀度指数为1.123,和未恢复沙化草地相比差异不显著(p>0.05)。生态恢复2年、4年、6年和8年后灌木地上生物量分别为46.75 kg/100 m~2、77.69 kg/100 m~2、117.31 kg/100 m~2、171.48 kg/100 m~2,表现为显著差异水平(p<0.05)。生态恢复8年后草本植物地上生物量为156.2 g/m~2,和未恢复沙化草地相比增加了267.53%,方差分析结果表明,草本植物地上生物量表现为显著差异水平(p<0.05)。(2)生态恢复过程中沙化草地各土层土壤总有机碳(Soil Organic C, SOC)、溶解性有机碳(Dissolved Organic C, DOC)、易氧化有机碳(Readily Oxidation C,ROC)、微生物量碳(Microbial Biomass C, MBC)含量均有不同程度增加,其中0-20cm土层变化最为明显,不同生态恢复年限土壤SOC、DOC、ROC、MBC含量均达到了极显著差异水平(p<0.01),生态恢复8年后沙化草地土壤SOC、DOC、ROC、MBC含量分别为6.14 g/kg、55.43 mg/kg、0.86 g/kg、128.94 mg/kg,均极显著高于未恢复沙化草地(p<0.01)；20-40 cm和40-60 cm土层土壤SOC、DOC、ROC、MBC含量也呈现出逐步增加的特征,但其增加幅度及差异显著性均不及0-20 cm土层。(3)生态恢复期间土壤全氮(Tota1N, TN)、碱解氮(Available N, AN)、硝态氮(Nitrate N, NO3--N)、铵态氮(Ammonium N, NH4+-N)、微生物量氮(Microbial Biomass N, MBN)含量增加,生态恢复8年沙化草地和未恢复沙化草地相比土壤TN、AN、NO3--N、NH4+-N、MBN含量分别增加100.00%、50.73%、444.19%、302.70%、654.02%。从土层剖面来看,0-20 cm土层增加幅度较大,土壤TN、AN、NO3--N、MBN含量差异均达到了极显著水平(p<0.01),土壤NH4+-N含量差异达到显著水平(p<0.01),20-40 cm和40-60 cm土层土壤TN、AN、NO3--N、MBN含量也呈现出逐步增加的特征,但其增加幅度及差异显著性均不及0-20 cm土层。(4)土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶活性均随着生态恢复年限的增加而增加,蔗糖酶增幅高于脲酶和蛋白酶。不同土层土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶活性差异达极显著(p<0.01)或显著(p<0.05)差异水平。(5)植被群落盖度与土壤SOC、DOC、ROC、MBC、TN、AN、NH4+-N、 NO3-N、 MBN均表现为极显著正相关关系(p<0.01)。土壤剖面上,植被群落盖度对土壤SOC、N素含量影响不同,其中,0-20 cm土层,土壤SOC、N素对植被群落盖度的响应更为明显。土壤SOC和N素表现为极显著(p<0.01)或显著正相关关系(p<0.05),土壤SOC、N素与土壤酶活性也表现为极显著(p<0.01)或显著(p<0.05)正相关关系。
