干旱区绿洲扩张强烈影响了植被和土壤环境, 进而影响了土壤生物多样性及其生态功能, 驱动了土壤的恢复过程。绿洲是干旱区独有的自然人文景观, 其面积仅占我国干旱区面积的3–5%, 却集中了该区域90%以上的人口与95%以上的社会财富。随着人口增长和经济的快速发展, 人为改变水资源的时空分布驱动绿洲不断向外扩张, 荒漠转变为灌木、乔木林地和农田, 强烈影响生物多样性及其生态服务功能。

《干旱区绿洲扩张方式对土壤生物优势类群及功能的影响》(《生物多样性》2018年第10期)一文以河西走廊最大的人工绿洲——张掖绿洲为例, 通过对土壤生物及碳氮磷储量的系统定位观测, 确定了绿洲扩张方式对土壤生物多样性及其功能的影响。荒漠转变为灌木林地(绿洲外围的固沙植被带), 显著提高了植被盖度, 降低了甲螨和一些适应荒漠环境的植食性昆虫密度, 提高了跳虫、捕食性螨密度、真菌OTUs和土壤酶的活性。荒漠转变为乔木林地(绿洲边缘的防风固沙植被带)和灌溉农田, 显著提高了土壤水分有效性和植被盖度, 捕食性节肢动物、植食性昆虫、捕食性螨、跳虫、甲螨的密度、细菌和真菌的OTUs和土壤酶的活性均随之提高。

由此可见, 水是干旱区土壤生物多样性及其功能转变的重要环境驱动要素。绿洲扩张方式引起的植被变化不同程度地提高了土壤生物多样性, 如农田腐食性蚓类的密度和真菌OTUs高于林地, 林地植食性昆虫、甲螨和蔗糖酶的活性均高于农田。绿洲扩张方式, 还不同程度地提高了土壤碳、氮、磷的储量。然而, 绿洲扩张带来的土壤生物多样性及其服务功能的提高均是以消耗大量水资源为代价的, 且土壤生物多样性提高对病虫害的影响认识还不足。

因而, 科学和全面评价人工绿洲生态系统的功能稳定性, 不仅要考虑人工绿洲生态系统的经济属性和资源禀赋(特别是水资源的持续供给能力), 还要考虑人工绿洲生态系统的土壤生物多样性和生态功能属性。这些新的科学发现为进一步开展人工绿洲生态系统功能稳定性的评价研究提供了重要基础资料, 同时为建立基于土地利用结构优化调控的人工绿洲生物多样性保护管理新方法提供了新的思路。

天然草地、灌木地、林地和农田地 (刘继亮拍摄)