科尔沁沙地优势固沙灌木叶片氮磷化学计量内稳性

为科学认识科尔沁沙地优势固沙灌木的生态适应性和固沙植被演变规律,该研究对科尔沁沙地流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘和丘间低地的优势固沙灌木小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)和盐蒿(Artemisia halodendron)进行野外调查,研究了这两种固沙灌木的叶片氮(N)、磷(P)化学计量特征、灌丛土壤养分状况以及内稳性特征。结果表明:1)与盐蒿相比,灌木小叶锦鸡儿具有较高的叶片N含量及N:P,而P含量仅为盐蒿的1/2; 2)两种优势固沙灌木灌丛下土壤的全N、全P含量及速效N、速效P含量高于该地区土壤的平均水平,小叶锦鸡儿灌丛下土壤养分含量显著高于盐蒿灌丛下土壤; 3)盐蒿叶片N、P化学计量内稳性指数(H)表现为HP HN:P HN,说明盐蒿更易受土壤N的限制;小叶锦鸡儿叶片N、P化学计量内稳性指数表现为HN:PHNHP,意味着小叶锦鸡儿更易受土壤P的限制。在N含量较低的沙化草地,HN较高的固沙灌木小叶锦鸡儿比盐蒿更具生长优势,对于该地区生态恢复及保护具有不可替代的作用。然而,小叶锦鸡儿额外吸收的N,使其生长过程可能易受P的限制,因此在沙地恢复过程中应注意土壤P的供应。     

科尔沁沙地不同地形小叶锦鸡儿灌丛土壤水分动态

根据科尔沁沙地广泛分布的小叶锦鸡儿灌丛的植被调查和土壤水分监测数据,分析了沙地人工固沙灌丛的土壤水分时空动态和土壤储水量变化,并应用水量平衡法测定了灌丛蒸散发.结果表明:丘间地的土壤水分条件最好,丘中次之,丘上最低;灌丛区的土壤水分含量随深度增加而增加,在生长季内不会发生水分胁迫.灌丛区土壤水分与降雨过程高度相关,深层(50～180 cm)土壤水分同降雨的相关性高于表层(0～50 cm)土壤,并且深层土壤水分的变异也大于表层.整个生长期内,小叶锦鸡儿灌丛土壤储水量增加,土壤水分处于积累中,估算蒸散量占同期降雨量的64%以上.     

科尔沁沙地优势固沙灌木叶片氮磷化学计量内稳性

为科学认识科尔沁沙地优势固沙灌木的生态适应性和固沙植被演变规律, 该研究对科尔沁沙地流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘和丘间低地的优势固沙灌木小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)和盐蒿(Artemisia halodendron)进行野外调查, 研究了这两种固沙灌木的叶片氮(N)、磷(P)化学计量特征、灌丛土壤养分状况以及内稳性特征。结果表明: 1)与盐蒿相比, 灌木小叶锦鸡儿具有较高的叶片N含量及N:P, 而P含量仅为盐蒿的1/2; 2)两种优势固沙灌木灌丛下土壤的全N、全P含量及速效N、速效P含量高于该地区土壤的平均水平, 小叶锦鸡儿灌丛下土壤养分含量显著高于盐蒿灌丛下土壤; 3)盐蒿叶片N、P化学计量内稳性指数(H)表现为H_P > H_N:P > H_N, 说明盐蒿更易受土壤N的限制; 小叶锦鸡儿叶片N、P化学计量内稳性指数表现为H_N:P > H_N > H_P, 意味着小叶锦鸡儿更易受土壤P的限制。在N含量较低的沙化草地, H_N较高的固沙灌木小叶锦鸡儿比盐蒿更具生长优势, 对于该地区生态恢复及保护具有不可替代的作用。然而, 小叶锦鸡儿额外吸收的N, 使其生长过程可能易受P的限制, 因此在沙地恢复过程中应注意土壤P的供应。     

浑善达克沙地赖草分株种群与土壤资源异质性分析

对浑善达克沙地低湿滩地、滩地 -风沙沉积过渡区到风沙沉积区的赖草分株数、地上生物量、土壤水分和养分异质性进行了研究。结果表明 ,从低湿滩地、滩地 -风沙沉积过渡区到风沙沉积区 ,赖草的分株数和地上生物量与养分含量具有不同的变化趋势。赖草的分株数在 3种生境中都存在空间自相关 ,并且 ,从低湿滩地、过渡区到风沙沉积区空间自相关的变程逐渐增加。地上生物量同样存在空间自相关 ,但变程以过渡区最大 ,风沙沉积区最低。土壤水分仅仅在风沙沉积区存在空间自相关。在 3种生境条件下 ,土壤全氮和有机质的空间分布格局相似 ,都在低湿滩地和过渡区存在空间自相关且变程相似 ,在风沙沉积区不存在空间自相关。赖草的空间分布格局在低湿滩地为偏离随机适度聚集的分布格局 ,在过渡区近似于聚居分布 ,而在风沙沉积区为均匀分布格局     

中间锦鸡儿的生长及生态化学计量学特征与基质稳定性关系初探

选取半流动沙丘、半固定沙丘和丘间低地3种生境条件下的中间锦鸡儿为对象,研究了灌丛群落学特征、叶片化学计量学特征及其与土壤基质条件的关系。结果表明：(1)中间锦鸡儿灌丛在3种生境下的基质特征差异明显,半流动沙丘土壤相对贫瘠、土质疏松,半固定沙丘和丘间低地土壤紧实度较大;(2)灌丛当年枝长度、枝干重、叶干重以及叶干物质含量均与土壤紧实度呈显著负相关关系,而叶片N∶P及C∶P与土壤紧实度均呈显著正相关,但叶片C∶N与土壤紧实度的相关性并不显著;(3)中间锦鸡儿灌丛的灌幅、密度和盖度在不同沙丘生境间差异显著,这可能是由于土壤紧实度的差异引起的。土壤紧实度对中间锦鸡儿生长状况的影响不仅表现在地上生物量和当年枝生长量上,而且也表现在叶片C:N:P化学计量学特征以及叶片对营养物质的保持效率上。     

内蒙古典型草原小叶锦鸡儿灌丛化对水分再分配和利用的影响

灌丛化是全球草原地区存在的主要环境问题。通过对内蒙古典型草原区小叶锦鸡儿灌丛和草地斑块冠层降雨再分配、地表径流、土壤含水量的对比观测,研究了小叶锦鸡儿灌丛化对该区水分再分配和利用的影响。结果表明,灌丛和草地斑块的冠层截留量分别占降雨量的20.86%和7.88%,灌丛和草地斑块的平均地表径流系数分别为5.95%和17.19%。土壤含水量观测结果显示,0—60 cm土层中,降雨事件过程中,灌丛斑块较草地斑块能捕获更多水分,灌丛斑块植被冠层下方土壤含水量高于草地斑块;而在雨后无有效降水补充土壤水分的前提下,0—60 cm土层中,灌丛斑块土壤水分蒸散发量高于草地斑块,其中0—10cm土层中灌丛斑块土壤水分蒸散发速率低于草地斑块,10—60 cm土层中灌丛斑块土壤水分蒸散发速率高于草地斑块。研究认为,在水分为关键性限制因子的干旱半干旱区,小叶锦鸡儿灌丛化过程增加草原生态系统中水分分布的空间异质性,灌丛斑块能捕获、利用更多水分以维持更多的生物量。     

科尔沁沙地不同密度小叶锦鸡儿灌丛水量平衡研究

根据沙地水分平衡理论推算了不同栽植密度下小叶锦鸡儿灌丛的蒸散量.结果表明,小叶锦鸡儿灌丛生长期土壤水分含量随着植被密度增加而降低,0.5 m×1 m、1 m×2 m密度植被区平均土壤含水量低于凋萎湿度(1.55%),2 m×2 m密度植被和天然小叶锦鸡儿植被平均土壤含水量保持在1.60%以上,能够满足植被生存和生长的水分需求.蒸散量随着植被密度增加而增大,以0.5 m×1 m密度灌丛区最高,为297.81 mm,占同期降水量的97.90%;2 m×2 m密度灌丛区最低,为279.71 mm,生长期末期土壤水分节余为24.49 mm.依据生长期土壤水分状况和水分平衡要求,科尔沁沙地小叶锦鸡儿灌丛适宜密度应为2 m×2 m.     

科尔沁沙地小叶锦鸡儿地上-地下生物量分配格局

以科尔沁沙地18年生(成龄)和4年生(幼龄)人工小叶锦鸡儿以及天然小叶锦鸡儿灌丛为研究对象,采用分层挖取根系法调查不同植被区小叶锦鸡儿的根系分布特点,研究其在生物量分配、根冠比、根系分布等方面对干旱环境的响应.结果表明:1)小叶锦鸡儿倾向于把更多的生物量分配于地下,其中天然植被地下生物量比重最大,4年生植被地下生物量比重最小.2)小叶锦鸡儿灌丛根系生物量随着土层深度的增加而逐渐减少,其根系主要分布在0 ～ 100 cm土层中.3)4年生小叶锦鸡儿吸收根呈现浅层分布特性,在地下O～50 cm吸收根生物量显著高于18年生和天然植被(P＜0.05);18年生和天然植被吸收根更多分布于50 ～ 100 cm土层中.天然小叶锦鸡儿输导根生物量在50 ～ 100 cm土层中显著高于4年生和18年生植被(P＜0.05).4)小叶锦鸡儿灌丛地上-地下生物量符合异速生长模型的幂函数.     

高寒沙区不同生境赖草的生长特征分析

对高寒沙区低湿滩地、农田田边、丘间地和固定沙丘4种生境土壤的含水量以及有机质和养分(包括全氮、全磷和全钾)含量进行了测定,并对4种生境中赖草[Leymus secalinus(Georgi)Tzvel.]的生长特征进行了比较和分析。结果表明:总体上看,从低湿滩地、农田田边、丘间地到固定沙丘,土壤含水量及有机质、全氮、全磷和全钾含量呈降低的变化趋势,且低湿滩地和农田田边土壤含水量及有机质、全氮、全磷和全钾含量高于丘间地和固定沙丘。不同生境中赖草生长特征差异较大。固定沙丘中赖草的株高和地径均最大,显著大于其他3种生境(P0.05);低湿滩地和农田田边中赖草的分株密度、根茎直径以及地上部分和根系的生物量较大,总体上显著大于丘间地和固定沙丘;而丘间地和固定沙丘中赖草的间隔子长较长,低湿滩地和农田田边中赖草的间隔子长较短,且前2种生境与后2种生境间差异显著。从低湿滩地、农田田边、丘间地到固定沙丘,赖草根系分布深度逐渐增加,由0~30 cm或0~40 cm增至0~60 cm。随着土层的加深,4种生境中赖草的根系生物量均呈先增加后减少的变化趋势,且10~20 cm土层的根系生物量均最大,显著大于其他土层。研究结果显示:随着生境土壤水分和养分条件的变差,赖草会通过增大间隔子长和根系分布深度以及减小分株密度和根茎直径来积极适应复杂多变的高寒沙区环境。     

不同沙地生境下黄柳(Salix gordejevii)的根系分布和冠层结构特征

对分布于3种不同沙地生境（半固定沙丘、固定沙丘、丘间低地）黄柳灌丛的根系分布（根的数目与深度分布）和冠层结构特征（叶面积指数、平均叶倾角以及当年枝长度分布）进行了研究。半固定沙丘上的黄柳根系最发达（根系分布深,数量大）,固定沙丘的黄柳明显不及前者,而丘间低地的黄柳根系最不发达。粗根（Φ≥5mm）的分布与土壤水分和土壤容重呈显著相关性,细根（Φ<5mm）的分布与土壤容重和紧实度呈极显著相关。不同程度的根系发育导致地上部分的繁茂程度不同分布于半固定沙丘上的黄柳灌丛叶面积指数较大,当年枝平均长度较大,枝长频度分布趋于正态分布;丘间低地的黄柳灌丛叶面积指数较小,当年枝平均长度较小,枝长频度分布趋于对数正态分布;固定沙丘上灌丛的上述特征大致介于二者之间,而其当年枝长度频度符合Weibull分布。     

不同退化沙地土壤碳的矿化潜力

通过实验室土壤培养试验 ,研究了科尔沁退化沙质草地不同生境 (流动沙地 ,半固定沙地 ,固定沙地和丘间低地 )下土壤碳的矿化潜力及不同凋落物在沙地土壤中的分解。经 33d的室内培养 ,不同生境土壤 CO2 - C的释放有极显著的差异 ,与生境植被盖度 ,凋落物积累 ,土壤沙化程度 ,土壤有机碳和全氮含量的分布有显著相关。流动沙地土壤有极低的土壤有机碳和氮的含量及其微弱的土壤微生物呼吸 ,表明土地沙漠化不仅导致土壤有机碳库衰竭 ,也使土壤微生物活性丧失。在有机质含量很低的流动沙地和半固定沙地土壤中 ,含氮量高的小叶锦鸡儿 (Caragana microphylla)凋落物比含氮量低、C/N比高的差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)和 1年生植物凋落物有较快的分解。在沙漠化的演变中 ,土壤的粗粒化 ,有机物质和养分及微生物活性的丧失制约着凋落物在土壤中的矿化潜力。灌木的存在使更多的有机物质和养分积聚在灌丛下 ,形成灌丛肥岛 ,因而显著贡献于碳的固存。     

科尔沁沙地小叶锦鸡儿固沙群落土壤微生物功能多样性

为探讨科尔沁沙地流动沙丘上建立小叶锦鸡儿固沙植被后土壤微生物群落代谢功能的变化,采用Biolog-ECO微平板检测法,研究了9、16和26年生人工群落以及流动沙丘和天然小叶锦鸡儿群落土壤微生物碳源代谢的多样性变化特征.结果表明:在培养的264 h内,流动沙丘土壤微生物平均颜色变化率,以及对羧酸类、糖类、多聚物类、氨基酸类、胺类和芳香类化合物类的代谢能力明显高于人工群落;随着人工群落年龄的增加,土壤微生物代谢碳源种类增加,26年生人工群落土壤微生物的碳源代谢模式已接近天然群落.流动沙丘建立小叶锦鸡儿植被后,土壤微生物群落碳源代谢功能多样性和均匀度指数下降;随着植物群落发育年龄的增长,微生物功能多样性逐渐提高.     

小叶锦鸡儿固沙林土壤G+与G-细菌碳代谢功能多样性

为探讨科尔沁沙地流动沙丘上建立小叶锦鸡儿固沙植被后,土壤微生物群落中革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌代谢功能的变化规律,采用Biolog-GN2和GP2微平板检测法,研究了9、16、26年生人工群落以及流动沙丘和天然小叶锦鸡儿群落土壤革兰氏阴性和革兰氏阳性菌碳源代谢的多样性变化特征。结果表明,流动沙丘建立小叶锦鸡儿固沙植被后,土壤革兰氏阴性菌多样性表现为持续缓慢增加的趋势,0～26年生群落Shannon指数由3.85逐渐增加到4.17,均匀度指数由0.85增加到0.94;而革兰氏阳性菌则表现为先显著降低,后逐渐增加的趋势。随着固沙群落年龄的增长,土壤微生物代谢糖类、羧酸类、双亲化合物类、聚合物类、胺/酰胺类和氨基酸类等碳源种类逐渐增加。26年生小叶锦鸡儿人工群落土壤革兰氏阴性和革兰氏阳性菌的碳源代谢模式已逐渐接近天然群落。     

人工小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)灌丛土壤水分动态研究

采用由植被空间序列断时间系列的方法。分析了1984,1987,1995和1999年建立的人工小叶锦鸡儿固沙植被土壤水分的时空变化特征,结果表明,受沙地土壤机械组成的影响,沙地土壤组成以物理性沙粒为主,＞0.01mm沙粒占97％以上,凋萎湿度为1．55％,田间持水量5．5%,大有效水为3．95％,随着固沙植被优势度的增加,小叶锦鸡儿灌丛下土壤含水量持续下降,1984年建立的植被区土壤含水量明显低于1999年建立的植被区;在年内土壤水分季节变化中,4个阶段植被区土壤水分状况在4－6月不断降低,到6月达到最低值,7－10月逐渐回升;对于建立较早的植被区（1984和1987年）,土壤水分垂直变化表现出随着土层深度的增加,土壤含水量逐递减的趋势,特别是70cm下土层中,土壤含水下降明显,含水量低于凋萎湿度,由于对根际区域土壤水分的利用,加剧了固沙植被区深层土壤（70cm下）水分的亏缺,进而影响植被物种的组成,随着小叶锦鸡儿灌丛年龄的增加,浅根性植物所占比重增加。     

内蒙古半干旱草原灌丛化过程中小叶锦鸡儿引起的土壤碳、氮资源空间异质性分布

过度放牧下内蒙古半干旱草原,由于小叶锦鸡儿多度增加导致植被灌丛化,这已经成为该地草原退化时的普遍现象。草原灌丛化过程中,灌丛内凋落物的累积使得养分循环区域化,草原土壤有机碳(SOC)、土壤全氮(STN)空间异质性增强,导致灌丛沃岛形成。半干旱草原灌丛化过程机制的假说认为:灌丛斑块扩展与其引起的土壤空间异质性的增强之间存在着正反馈作用,正是这种反馈作用促使草地向灌丛地的转变。小叶锦鸡儿通过克隆生长形成不同大小的斑块,它们对应于其发育的不同阶段。因此,将不同大小的灌丛沃岛划分为小灌丛组与大灌丛组,它们代表着灌丛沃岛发育的早期与晚期两个阶段。结果表明:内蒙古半干旱草原灌丛化过程中,小叶锦鸡儿灌丛斑块引起了土壤有机碳(SOC)与土壤全氮(STN)的空间异质性,表现在水平方向上,对于0～5cm,5～10cm,10～20cm3个土壤层次,由灌丛斑块内部向外部SOC与STN均趋于降低;而在垂直方向上,对于灌丛斑块内部、边缘和外部3个位置,由0～10cm到10～20cm再到20～30cm,随着土壤深度增加SOC与STN均趋于降低。随着小叶锦鸡儿灌丛斑块扩展,SOC与STN空间异质性的分布不断增强,表现在灌丛斑块内部相对于外部(或边缘)对SOC与STN富集程度均显著增加。草原灌丛化过程SOC与STN空间异质性变化在0～5cm,5～10cm,10～20cm3个土壤层次中,以表层0～5cm的表现最为强烈。表层0～5cm土壤空间异质性的形成与灌丛自身凋落物的生产以及对灌丛外凋落物的截留有关。由此推断:退化草原灌丛化的过程中,小叶锦鸡儿灌丛斑块引起SOC与STN空间异质性的变化是一个自我增强过程,灌丛斑块扩展与其导致的SOC与STN空间异质性增强之间存在着正反馈作用。因此,以上关于半干旱草原灌丛化机制的假说对我国内蒙古半干旱草原灌丛化也是适用的。     

科尔沁沙地不同年代小叶锦鸡儿人工林植物群落特征及其土壤特性

 研究了科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)人工固沙林在0、5、13、21和28年的一个时间序列上土壤理化性状和植物群落特征及其恢复动态。结果表明：1) 土壤肥力随着人工植被建立时间的延长而逐渐恢复,表现为土壤粘粉粒含量、持水性能、土壤有机碳（SOC）和全氮（N）含量、潜在土壤呼吸在时间梯度上的增加,以及土壤容重和pH值的下降,0～5 cm表层土壤的恢复显著高于5～20 cm土壤;2) 在人工植被建立和发育的早期阶段 (0～13年),土壤肥力恢复的速率明显高于群落后期的演替阶段(13～28年);3) 灌丛对土壤肥力有明显的富集效应,随着人工群落发育时间的延长,“肥岛”面积扩展,富集率降低;4) 随着土壤环境条件的改善,侵入的草本植物种类数量、植被盖度增加,简单的人工植被向复杂的灌草群落演变。     

Traits of Chlorophyll Fluorescence in 99 Plant Species from the Sparse-Elm Grassland in Hunshandak Sandland

Sparse-elm grassland is the remarkable landscape of Hunshandak Sandland in Inner Mongolia Autonomic Region of China. Maximum quantum efficiency (F_v/F_m) of 99 native plant species (85 grasses, 11 shrubs, and 3 trees) of different plant functional Types (PFTs) distributed in fixed sand dune, lowland, and wetland was investigated. Deep-rooted plant species (tree, shrub, and perennial grass) had higher F_v/F_m values than the shallow-rooted species (annual grasses), suggesting that soil drought is the major environmental stress. Annual C₄ grasses had higher F_v/F_m values than annual C₃ or CAM ones, indicating that C₄ photosynthesis is more ecologically adaptive than CAM and C₃ grasses. According to the habitats with annual C₃ grass distribution, F_v/F_m values were in the order of fixed dune>lowland>wetland, suggesting that salt and pH value may enhance irradiance or heat stress for those distributed in pickled and watery habitats. Based on such characteristics, Ulmus pumila, Salix gordejevii, Caragana microphylla, Agriophyllum pungens, and Agropyron cristatum are recommended as ideal species for ecological restoration in degraded sand-land ecosystems.     

不同治沙措施对荒漠绿洲过渡带植物群落与土壤因子的影响

沙漠化是河西走廊荒漠绿洲过渡带土地退化的主要原因,科学合理的治沙措施能够有效控制风沙侵害,有助于植被-土壤系统的重建与恢复。多年来,治沙措施的研究主要集中在不同时间梯度下某种给定措施对植物群落及土壤的影响方面,对于同一时间段内不同类型措施产生的生态惠益尚缺乏足够认识。鉴于此,以流动沙地丘间地为对照,选取围栏封育+麦草沙障(Ge+Ws)、麦草沙障+人工梭梭(Ws+H)和尼龙沙障+人工梭梭(Nn+H)3种不同的治沙措施区为研究对象,通过群落学调查与土壤因子测定,研究了不同治沙措施影响下植物群落数量特征和土壤因子的变化规律与相互关系,并对各措施的生态效益进行了评价。结果表明：(1)植被方面,3种治沙措施影响下草本层和灌木层群落数量特征均呈增加趋势,其中Ge+Ws草本层恢复效果较佳,Ws+H和Nn+H灌木层恢复程度更明显;土壤方面,伴随植物群落的恢复,3种治沙措施均能大幅改善土壤全碳、全氮、有机质等主要养分,但同时对土壤水分带来负面效应,Ge+Ws、Ws+H及Nn+H的表层土壤含水量依次减少了37.99%、 31.37%和35.94%。(2)结构方程模型显示,治沙措施通过直接影响灌木和草本群落...     

小叶、中间和柠条三种锦鸡儿的分布式样及其生态适应

确定了小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿3种植物的分布式样:小叶锦鸡儿为蒙古高原东部-F松辽平原西部-华北山地分布种,中间锦鸡儿为东戈壁-鄂尔多斯高原-黄土高原北部分布种,柠条锦鸡儿为南阿拉善-西鄂尔多斯分布种。小叶锦鸡儿适应分布于蒙古高原典型草原带和森林草原带以及华北山地落叶阔叶林带,在草原带高平原上可形成灌丛化草原的景观,在草原带的沙地上可形成以小叶锦鸡儿为建群种的沙地灌丛植被;中间锦鸡儿适应分布于蒙古高原的荒漠化草原及草原化荒漠带、鄂尔多斯高原的典型草原和荒漠化草原带的沙地及梁地上、黄土高原北部的黄土丘坡上,常形成以中间锦鸡儿为建群种的沙地灌丛植被;柠条锦鸡儿则适应分布于草原化荒漠和典型荒漠带的固定和半固定沙地上。近缘的3种锦鸡儿的地带性分布从东至西或从北向南形成明显的有规律的地理替代分布格局。     

Evolutionary characteristics of the artificially revegetated shrub ecosystem in the Tengger Desert, northern China

The rain-fed sand-binding vegetation which stabilizes the migrating desert dunes in the Shapotou area at the southeastern edge of the Tengger Desert was initiated in 1956. The shrubs initially employed were predominantly Caragana korshinskii, Hedysarum scoparium, and Artemisia ordosica, and a desert shrub ecosystem with a dwarf shrub and microbiotic soil crust cover on the stabilized sand dunes has since developed. Since 1956 the success of this effort has not only ensured the smooth operation of the Baotou–Lanzhou railway in the sand dune area but has also played an important role in the restoration of the local eco-environment; therefore, it is viewed as a successful model for desertification control and ecological restoration along the transport infrastructure in the arid desert region of China. Some of the effects of recovery from desertification and ecological restoration on soil properties are shown by the increase in the distribution of fine soil particles, organic matter, and nutrients. The physical surface structure of the stabilized sand dunes, and inorganic soil crusts formed by atmospheric dust, have also led to the gradual formation of microbiotic soil crusts. Sand dune stabilization is associated with: (1) decreased soil particle size, (2) increased total N, (3) increased thickness of microbiotic crusts, (4) increased thickness of subsoil, and (5) an increase in volumetric soil moisture in the near-surface environment. After 17 years of dune stabilization, both the number of shrubs and community biomass decreased. The number of microbes, plant species and vegetation cover, all attained a maximum after the dunes had stabilized for 40 years. There is a significant positive correlation between the fractal dimension of soil particle size distribution (PSD) and the clay content of the shallow soil profile in the desert shrub ecosystem; the longer the period of dune stabilization, the greater the soil clay content in the shallow soil profiles (0–3 cm), and the greater the fractal dimension of soil PSD. This reflects the fact that during the revegetation processes, the soil structure is better developed, especially in the upper profile. Hence, the migrating sand dune becomes more stabilized. Therefore, the fractal model can be used to describe the texture and fertility of the soil, and, along with the degree of stability of the previously migrating sand dunes, can be used as an integrated quantitative index to evaluate the revegetation practice in the sand dune areas and their stabilization.