桂林岩溶石山檵木群落不同恢复阶段地上生物量模型构建及分配格局

通过AIC、BIC准则结合R2选择不同恢复阶段的最佳模型,用校正系数估计值的标准误差、平均系统误差和总相对误差值评价所建立模型的精确性,并用所构建的生物量模型对檵木群落不同恢复阶段群落地上生物量和檵木地上生物量的分配格局进行分析。结果表明:(1)运用5种模型进行回归分析,不同恢复阶段树干和地上生物量估测效果极佳,叶和枝生物量次之。选用模型Ⅳ:W=a+b (D2H)建立乔灌阶段地上生物量的最优模型,选用模型Ⅲ:W=a×Db×Hc建立灌木阶段和小乔林阶段地上生物量的最优模型。(2)利用建立的檵木群落不同恢复阶段立木生物量生长模型对檵木群落的植被生物量进行估算,不同恢复阶段干生物量和地上生物量大小排列顺序为小乔林阶段乔灌阶段灌木阶段;叶生物量和枝生物量大小排列顺序为乔灌阶段小乔林阶段灌木阶段。(3)檵木群落中作为建群种的檵木,其地上生物量大小排列顺序为乔灌阶段小乔林阶段灌木阶段,檵木生物量在檵木群落不同恢复阶段的群落生物量中所占比例在持续下降。这说明随着桂林岩溶石山檵木群落自然恢复演替的进行,生态系统运行的能量基础和营养物质来源随着群落向更高级的演替阶段发展,而檵木的建群种地位可能会被逐步替代而退居亚乔木层。     

高寒典型草原主要物种的株高和盖度预测种群和群落地上生物量

为快速、准确、无破坏地测定草原地上生物量,在祁连山高寒典型草原植物生长旺季,观测了冬季和春秋季放牧地60个样方内各物种的株高、盖度等生长指标。以冬季牧地紫花针茅（Stipa purpurea）、醉马草（Achnatherum inebrians）、赖草（Leymus secalinus）、扁穗冰草（Agropyron cristatum）、二裂委陵菜（Potentilla bifurca）、银灰旋花（Convolvulus ammannii）6个主要物种的株高、盖度、株高和盖度的乘积为自变量,分别预测同物种、其他物种和群落地上生物量。用春秋季牧场的数据验证模型的精确性和稳定性。结果表明：主要物种的生长指标可预测其自身、其他物种和群落地上生物量。对自身种群,株高和盖度乘积的复合因子预测效果最好;4种禾草对其他物种、二裂委陵菜对菊科植物种群,株高、盖度单因子预测效果优于复合因子;6个主要物种单独或2-6个种结合均可预测群落地上生物量,但是以6个物种株高和盖度的乘积同时预测时决定系数最大,可解释群落地上生物量89.5%的变异,为高寒典型草原群落地上生物量最优预测模型。     

江西千烟洲不同恢复途径下白栎种群生物量

利用不同自变量和函数,建立白栎枝条和单株地上各器官的生物量模型,选择其中的最佳模型估算了千烟洲人工造林和自然封育两种恢复途径下白栎种群地上生物量及其年增长量,并利用地上生物量和地下生物量的线性关系,估算了白栎种群地下生物量及其年增长量.结果表明:模拟白栎枝条和单株地上各器官生物量的最佳函数均为幂函数,而最佳自变量分别为d²l和D²H.白栎种群各器官生物量和总生物量均为天然次生林大于人工湿地松林.次生林中白栎种群地上和地下生物量分别为3.592和1.723 t·hm^-2,其中树干生物量>枝生物量>叶生物量;湿地松林中白栎种群地上和地下生物量分别为0.666和0.462 t·hm^-2,其中树干生物量>叶生物量>枝生物量.2004—2006年,两种恢复途径下白栎种群地上、地下及总生物量的年增长量均逐年增加.其中地上生物量年增长量占总年增长量的比重呈逐年升高趋势,湿地松林中由54.35%增至62.20%,次生林中由67.27%增至68.94%.与次生林相比,湿地松林中白栎种群各器官生物量年增长量较小,但其相对增长速率较快.     

氮磷养分共同添加促进退化典型草原恢复的机制

土壤养分含量降低是我国草原退化的主要原因之一,养分添加是退化草原恢复的有效措施,但过量养分添加会导致物种多样性降低。为了探讨适宜的养分添加量以及养分添加促进退化草原恢复的机制,本研究选择内蒙古典型草原的退化群落,通过氮(N)磷(P)养分共同添加梯度试验,研究了退化典型草原在群落、功能群和物种3个组织水平上对养分添加的响应。结果表明: 在群落水平,养分添加显著促进了退化典型草原生物量,但没有降低物种多样性;群落生物量随养分添加水平表现为饱和曲线响应,在12.0 g N·m^-2、3.8 g P·m^-2水平趋于饱和;物种多样性在低养分添加水平(N<9.6 g·m^-2、P<3.0 g·m^-2)较对照显著增加,在其余养分添加水平未发生显著变化。在功能群水平,随着养分添加量的增加,多年生根茎禾草在群落中优势度增加,生物量和密度均显著提高;一年生植物生物量和密度在高养分水平添加下显著增加,多年生丛生禾草和杂类草无显著变化。在物种水平,6个物种对养分添加响应不同,羊草通过增加种群密度和个体大小显著增加了种群生物量;大针茅、冰草和糙隐子草种群生物量没有显著变化;星毛委陵菜和黄囊苔草分别因为降低个体大小和种群密度减少了种群生物量。养分添加作为草原恢复的措施,可以显著增加退化草原生物量和物种多样性,降低植物群落中退化指示种,增加多年生根茎禾草。     

内蒙古锡林河流域典型草原初级生产力和土壤有机质的动态及其对气候…

应用Ｃｅｎｔｕｒｙ生态系统模型,作模拟内蒙古锡林河流域羊草草原和大针茅草原在１９８０￣１９８９年的生物量动态,并估测气候变化和大气ＣＯ２浓度倍增对典型草原初级生产力和土壤有机质含量的影响。Ｃｅｎｔｕｒｙ模拟的生物量季节动态和年际变化同野外实测值显地吻合。在大针茅草原,野外实测值为１４２．４５￣１４４．３７ｇ／ｍ＾２,而模拟值为１２７．０４￣１５６．２３ｇ／ｍ＾２;在羊草草原,野外实测值为２１０     

新疆云杉蓄积与地上生物量模型拟合分析

目的：建立新疆云杉蓄积及地上生物量模型,为在林分尺度上估算云杉碳储量及生产力提供基础数据。方法：利用收获法采集西伯利亚云杉(Picea obovata)与雪岭云杉(Picea schrenkiana)各50株,以蓄积为自变量,地上生物量为因变量,采用4种生物量模型进行回归分析构建模型,综合模型评价、参数估计值的稳定性及相对误差筛选出最优生物量模型。结果：确定W=0.515V^0.926 (R²=0.980)为西伯利亚云杉估测模型,W=0.541V^0.953 (R²=0.954)为雪岭云杉估测模型。结论：新疆云杉蓄积和地上生物量极显著相关,4种估测模型以幂函数拟合效果最优。     

塔里木河下游柽柳灌丛地上生物量估测

根据划分的柽柳灌丛大、中、小等级,在塔里木河下游英苏至喀尔达依区段进行地表采样、称重,采用统计相关法对柽柳年龄及地径关系进行分析,构建柽柳直立枝与单丛地上生物量估测模型,对模型精度进行检验,筛选最佳模型,并对模型估测值与实测值进行卡方检验。结果表明:(1)输水后柽柳新萌直立枝地径随年龄增加而增大,但输水前柽柳萌生直立枝的地径随年龄增加未呈现规律性变化。在地下水条件非一致性的干旱荒漠区,柽柳地径大小不能作为判断其年龄的依据。(2)根据柽柳标准枝和灌丛因子实测数据,用一元线性函数、幂函数、指数函数、对数函数4种函数进行柽柳直立枝生物量估测模型拟合结果表明,幂函数w=2.007(d2 h)0.837估测模型最优,其总体估测精度达89.92%。(3)以冠幅面积单变量、冠幅周长与丛高双变量构建的柽柳单丛生物量估测模型的精度分别为78.95%和80.09%。(4)以全收获法实测数据为真值对估测模型进行精度检验,柽柳冠幅面积为自变量模型的估测精度为80.54%,柽柳冠幅周长和丛高估测模型的精度为66.85%。(5)对柽柳单株及单丛生物量模型估测值与实测值进行卡方检验结果表明两者之间无显著差异。研究认为,由于柽柳冠幅在高分辨遥感数据上容易获取,柽柳冠幅面积估测模型在传统生物量估测和遥感生物量估测都具有实用价值。     

几种荒漠植物地上生物量估算的初步研究

在调查植物样方的基础上,利用植株冠幅特征如冠幅长与宽、株高、基径、新生枝条数、总枝条数等作为变量建立了估算典型荒漠植物地上生物量的模型,利用植株冠幅长与宽所建拟合方程对估算琵琶柴灌丛生物量的精确度较高,经验证,预测值与实测值的相关系数为O．9989,相对误差在4．79％～10．12％之间利用植株株高、基径所建拟合方程对估算梭梭、多枝柽柳生物量计算值与实测值的相关系数在0.9418以上,显著性检验表明相关系数均为极显著经验证,预测值与实测值的相关系数分别为0．9902和0．9875．相对误差分别为6．87％～19．22％和7．49％～18．47％。研究表明,在大面积荒漠植物生物量研究中,利用植株冠幅特征作为变量来估算琵琶柴灌丛地上生物量方法简便可行,用来估算梭梭、多枝柽柳等灌木地上生物量时存在一定误差     

羊草草原地上生物量的预测

采用数量化理论对羊草草原地上生物量进行了预测 ,建立了 2个数学预测模型。检验结果表明 ,地上生物量预测值与实测值的相关性显著 ,地上生物量的鲜重和干重的复相关系数分别达到了 0 97和 0 95。在影响羊草草原地上生物量的生态因素和植被特征因素中 ,按其对生物量形成的贡献大小 (以得分范围衡量 ) ,贡献最大的为测定生物量时前一个月的降雨量 ,其次为土壤全氮含量 ,再次为测定生物量时前一个月≥ 1 0℃的积温 ,小于这三个生态因子影响大小的因素依次为草群总盖度、草群平均高度和羊草种群生长状况。所建模型不但包含了生态因素对地上生物量的影响 ,而且也包含了植被特征因素对地上生物量的影响 ,为准确预测草地生物量提供了一条新途径     

黄土高原典型草原群落结构和土壤水分对划破的响应

划破是草原改良的基础措施之一，划破强度是划破措施的关键环节，划破对草原健康持续管理有重要意义。目前的研究主要集中在划破对植物群落结构和生产力的影响上，然而草原植物群落与土壤水分对划破强度的响应尚不清楚。在黄土高原典型草原开展不同程度的草地划破试验，探究不同划破强度（27.4%、46.3%和61.9%）对草地植物群落物种多样性、生物量和土壤水分的影响。结果表明：3个划破强度下划破带物种丰富度显著低于未划破带1-3种/m²，划破带和未划破带群落相似性分别低于整区23.85%-119.23%和44.43%-84.55%。地上生物量随物种丰富度的增加而增大，且地上生物量与Simpson指数和Shannon Weiner指数显著负相关。3个划破强度下未划破带地下生物量和总生物量分别高于划破带88.2%-134.6%、52.4%-67.8%、2.5%-16.6%和103.9%-152.9%、59.3%-75.8%、9.1%-22.6%。植物群落物种丰富度和地上生物量随划破强度的增加呈"驼峰"型曲线变化，当划破强度分别为43.7%-55.3%和43.8%-45.7%时，植物群落物种丰富度和生物量均最高。本试验阐明了划破对典型草原植物群落特征和土壤水分的作用机制，研究结果为采用划破措施实现草地培育和草原修复提供了科学依据，对保护草地生物多样性和提高生产力具有重要意义。     

黄土高原草地根系生物量沿环境梯度变化规律

草地是陆地生态系统的重要组成部分，根系生物量是研究草地生态系统的重要参数之一，研究草地根系生物量沿环境梯度的变化规律对当地的植被建设和恢复具有重要意义。以黄土高原3种不同草地类型（森林草原、典型草原和荒漠草原）为研究对象，沿环境梯度从东到西选择10个样地，每个样地内设置8个1 m×1 m样方进行根系生物量的调查，旨在分析不同草地类型根系生物量的垂直分布规律，并探讨了根系生物量沿环境梯度的变化规律及其影响因素。结果表明：（1）黄土高原3种草地类型根系生物量有显著差别（P<0.05），其中森林草原的根系生物量最大，典型草原最小；（2）3种不同草地类型根系生物量垂直分布均呈"T"型，土壤表层（0-10 cm）占55%以上的根系生物量，且荒漠草原根系有更多比例的生物量分布在土壤表层；（3）黄土高原草地根系生物量沿经度从东到西呈现先减少后缓慢增加的趋势，但浅层生物量与深层生物量比例（浅深比）没有表现出明显的经度格局；（4）总根系生物量的变化主要受年均温（MAT）影响（P<0.01），随MAT增大而增大；深层生物量同时受气候和土壤养分含量的影响（P<0.01）；浅深比则与样点平均土壤全磷含量、深层土壤全磷含量有显著负相关性（P<0.05）；（5）气候和土壤因素能解释根系生物量5.12%-39.36%的变异，独立作用中，气候因子对根生物量的解释度最大，可达到2.77%-9.12%的解释度。     

基于物候相机归一化植被指数估算高寒草地植物地上生物量的季节动态

准确评估地上生物量对优化草地资源管理和理解草地碳、水和能量平衡具有重要意义。该文通过近地遥感归一化植被指数(NDVI)构建最优经验模型, 对青藏高原高寒草地地上生物量进行估算。该文利用2018-2019年5-9月野外实测的地上生物量和植物冠层光谱仪(RapidSCAN)测定的NDVI_RS数据, 构建了生长季不同时期地上生物量的估算模型; 并结合2018年NetCam物候相机测定的NDVI_Cam时间序列数据, 实现地上生物量季节动态的模拟。主要结果: (1) NDVI_Cam、NDVI_RS与地上生物量具有相似的单峰型季节变化格局, 但NDVI峰值出现的时间(7月)较地上生物量(8月)更早; (2)基于NDVI的生物量估算最优经验模型在5、7和9月是幂函数, 在6和8月是二次多项式, 估算精度为0.29-0.77; (3)基于NDVI_Cam时间序列数据, 生长季不同时期建模(R² = 0.91)较单一时期(9月)建模(R² = 0.49)对地上生物量季节动态的估算更为准确。这些结果表明, 近地遥感是估算高寒草地植物地上生物量的有效手段, 开展季节性植物生长调查将有助于准确评估草地资源。     

黄土区不同恢复年限草地群落生物量及根冠比对氮添加的响应

大气氮沉降增加作为全球变化的主要环境问题之一,已引发人们的广泛关注,持续的氮沉降对草地生态系统的组成、结构和功能产生重要影响。为深入了解草地恢复进程中群落生物量和根冠比对氮沉降的响应,以黄土区3个不同恢复年限（初期12a、中期28a和后期37a）的天然草地为研究对象,通过设置6个氮添加水平,CK （0）、N1（2.34g m^-2a^-1）、N2（4.67g m^-2a^-1）、N3（9.34g m^-2a^-1）、N4（18.68g m^-2a^-1）、N5（37.35g m^-2a^-1）来测定草地群落地上生物量、地下生物量和总生物量,并计算根冠比和氮响应效率（NRE）。结果表明：（1）地上生物量在恢复中期最大,随氮添加梯度增加,地上生物量在恢复初期和恢复后期呈不显著上升趋势,对氮添加表现为非线性的正响应（ΔNRE>0）,在恢复中期呈不显著下降趋势,对氮添加表现为非线性的负响应（ΔNRE<0）。（2）群落地下生物量对氮添加无显著响应,总生物量只有在恢复后期的N4添加水平下,与对照存在显著差异。（3）根冠比在恢复初期时,N3添加水平下显著高于对照和其他氮添加水平,其余恢复年限对氮添加无显著响应。综上所述,通过分析比较黄土区不同恢复年限草地群落的地上、地下及总生物量和根冠比对氮添加的响应。建议对该区域开展试点实验,实行适应性草地管理,如进行两年一次刈割或轻度放牧（2只羊/hm²）,来探寻更科学有效的管理措施,使草地实现系统性恢复,进而满足生态系统容量和社会需求的变化。     

黄土高原草地植物多样性与群落稳定性的关系及其驱动因素

植物多样性对维持生态功能的稳定发挥具有重要作用。以黄土高原不同植被带草地为研究对象,基于野外调查和实验分析,探究黄土高原不同植被带草地植物多样性与群落稳定性特征和二者之间的关系以及影响因素。结果表明：黄土高原草地群落结构特征(地上生物量、地下生物量)与植物多样性具有明显的纬度分布格局,草地植物多样性和生物量均表现出自东南向西北沿森林草原带—森林带—草原带—草原荒漠带逐渐递减趋势。森林草原带草地植物多样性和群落稳定性显著高于森林带、草原带和草原荒漠带;植物多样性与群落稳定性之间存在显著正相关关系,可以作为衡量群落稳定性的指标,其稳定性大小表现为森林草原带>森林带>草原带>草原荒漠带。降雨量是影响植物多样性和群落稳定性的主要因素,并通过改变土壤含水量影响群落稳定性。研究结果揭示了草地植物多样性与群落稳定性之间的关系及驱动机制,为维持黄土高原草地生态系统的群落稳定性提供了科学依据。     

黑河中游荒漠草地地上和地下生物量的分配格局

草地生态系统中地上和地下生物量的分配方式对于研究生态系统碳储量和碳循环有着重要的意义。为了解黑河中游荒漠草地的地上和地下生物量分配格局, 从群落和个体两个水平对黑河中游的地上和地下生物量进行了调查。结果表明: 群落水平上地上生物量介于3.2-559.2 g·m^-2之间, 地下生物量介于3.3-188.2 g·m^-2之间, 个体水平上地上生物量介于6.1-489.0 g·株^-1之间, 地下生物量介于2.4-244.2 g·株^-1之间, 群落水平上的根冠比(R/S)为0.10-2.49, 个体水平上为0.07-1.55, 地下生物量均小于地上生物量, 群落水平上R/S值大于个体水平。群落和个体水平地上和地下生物量的拟合斜率分别为1.1001和0.9913, 与1没有显著差异, 说明地上与地下生物量呈等速生长关系。群落和个体水平土壤表层0-20 cm和0-30 cm的根系生物量分别占全部根系生物量的89.81%、96.95%和81.42%、93.62%, 表明地下生物量主要集中在0-20 cm和0-30 cm土壤表层。     

灌丛化对黄土高原草地植物群落结构和地上生物量的影响

中国北方草地普遍出现灌丛化现象,灌丛化改变植物群落结构、植物多样性和生产力,直接影响着草地生态保护与可持续利用。该研究以黄土高原灌丛化草地为研究对象,通过植被调查,分析比较不同坡向的灌丛斑块与禾草斑块植物群落结构(物种组成、优势种及物种多样性)和地上生物量的差异。结果发现:(1)灌丛化草地不同坡向对物种多样性及地上生物量均无显著影响(P 0.1),但不同斑块植物群落结构(P=0.001)及地上生物量(P0.001)存在显著差异。(2)灌丛化草地共出现植物29种,其中禾草斑块有27种,灌丛斑块有18种;灌丛化显著改变了植物群落的物种组成,优势种由长芒草(Stipa bungeana)更替为矮脚锦鸡儿(Caragana brachypoda),且灌丛化降低了草地物种丰富度,增加了群落均匀度。(3)灌丛化显著改变了草地地上生物量,其中灌丛斑块地上生物量较禾草斑块地上生物量增加251.2 g·m~(-2),灌丛斑块中灌木/半灌木地上生物量提高了452.1 g·m~(-2),多年生丛生禾草减少了176.5 g·m~(-2),其余功能群植物的地上生物量减少了24.4 g·m~(-2)。(4)灌丛化过程(从禾草斑块—灌丛斑块)中,植物种丢失对地上生物量减少的影响较小,新增物种和群落优势种更替促进了灌木斑块地上生物量增加;虽然灌丛化导致草地地上生物量增加,但植物物种丰富度降低和优势种更替很有可能改变草地多样性和稳定性维持机制。     

中国草地植被生物量及其空间分布格局

 草地生态系统是陆地生态系统分布最广的生态系统类型之一,它在全球变化中的作用越来越受到重视。利用中国草地资源清查资料,并结合同期的遥感影像,建立了基于最新修正的归一化植被指数(NDVI)的我国草地植被生物量估测模型,并利用该模型研究了我国草地植被生物量及其空间分布特征。结果表明：草地植被地上生物量与当年最大NDVI值具有很好的相关关系,两者可以用幂函数很好地拟合(R2=0.71, p<0.001)。我国草地植被总地上生物量为146.16 TgC(1 Tg=1012 g),主要集中在北方干旱、半干旱地区和青藏高原;总地下生物量为898.60 TgC,是地上生物量的6.15倍;而总生物量是1 044.76 TgC,占世界草地植被的2.1%～3.7%,其平均密度约等于315.24 gC·m-2,低于世界平均水平。我国草地植被单位面积地上生物量水平分布趋势为：东南地区高,西北地区低,与水热条件的分布趋势一致;从垂直分布看,在海拔1 350 m和3 750 m处分别出现了波谷和波峰,与我国特有的三级阶梯地势有着密切的关系。此外,我国草地植被生物量为森林的1/4左右,显著大于世界平均水平,说明我国草地在碳平衡中的贡献相对较大。     

Cover as a simple predictor of biomass for two shrubs in Tibet

Knowledge of the quantitative relationship between plant cover and its corresponding biomass for shrubs is not well known, especially for those on the Tibetan Plateau. Based on investigations of 35 sites, 90 plots and 95 standard individuals for two typical shrub species (Rhododendron nivale Hook. f. and Sophora moorcroftiana (Benth.) Baker) across Tibet, we developed allometric models for biomass estimation from measurements of crown diameter and/or height. We found that the parameters of crown projection area (CPA), height and their product (volume) were all significantly (p < 0.01) correlated with dry mass of different organs for both species at individual level. The CPA rather than volume best predicted aboveground dry mass. This is because that the bulk density declined significantly with increasing plant height, leading to the inappropriateness for plant height itself being employed as a parameter in biomass estimation, especially for shrubs in smaller size groups. At community level, cover was tightly correlated with the aboveground, belowground and total biomass (R² = 0.97–0.99). Therefore, biomass for the two shrubs can be simply estimated by measuring plant cover, which enables rapid estimation of shrubland carbon stock at large scales by using satellite data and repeated experiments over time. This non-destructive method using cover to estimate shrub biomass can be applied not only in arid ecosystems but also in alpine or subalpine environment.     

物种多样性和功能性状驱动高寒草原地上生物量对长期禁牧的响应

围封对草地生物多样性和初级生产力的影响是草地生态学研究的热点问题之一。基于2013—2021年在青藏高原东北部紫花针茅(Stipa purpurea)高寒草原围栏内外植物群落长期调查数据,从物种多样性、功能性状的角度解析了高寒草原地上生物量对长期围封的生态响应过程。结果表明：(1)围封处理对高寒草原物种多样性的负效应具有强烈的时间依赖性。围封处理显著提高地上生物量,但也显著降低了生物量稳定性和异步性,意味着高寒草原稳定的、可持续的生态系统服务功能被长期围封处理削弱。(2)植物功能性状对长期围封处理表现出差异性响应模式;与叶绿素性状相比,叶形态性状对长期围封处理表现出更强的敏感性。(3)物种多样性和功能性状与地上生物量之间均存在显著相关关系,并且物种多样性的影响被功能性状调控进而对地上生物量发挥间接效应,群落加权性状和功能分异度共同对草地生物量发挥直接的主导效应。研究结果证明了植物功能性状通过介导物种多样性与其共同驱动高寒草原地上生物量对长期围封的响应。因此,在未来草地管理过程中,同步研究植物物种和功能属性对于全面揭示生态系统的响应机制至关重要。     

Effects of Revegetation on Soil Microbial Biomass,Enzyme Activities,and Nutrient Cycling on the Loess Plateau in China

Revegetation is a traditional practice widely used for soil and water conservation on the Loess Plateau in China. However, there has been a lack of reports on soil microbial–biochemical indices required for a comprehensive evaluation of the success of revegetation systems. In this study, we examined the effects of revegetation on major soil nutrients and microbial–biochemical properties in an artificial alfalfa grassland, an enclosed natural grassland, and an artificial shrubland (Caragana korshinskii), with an abandoned cropland as control. Results showed that at 0–5, 5–20, and 20–40 cm depths, soil organic carbon, alkaline extractable nitrogen and available potassium were higher in natural grassland and artificial shrubland compared with artificial grassland and abandoned cropland. Soil microbial biomass C (Cmic) and phosphorous (Pmic) substantially decreased with depth at all sites, and in abandoned cropland was significantly lower than those of natural grassland, artificial grassland, and artificial shrubland at the depth of 0–5 cm. Soil microbial biomass N (Nmic) was higher in artificial shrubland and abandoned cropland compared with that in natural and artificial grasslands. Both Cmic and Pmic were significantly different between the 23‐year‐old and the 13‐year‐old artificial shrublands at the 0–5 cm depth. The activities of soil invertase, urease, and alkaline phosphatase in natural grassland and artificial shrubland were higher than those in artificial grassland and abandoned cropland. This study demonstrated that the regeneration of both natural grassland and artificial shrubland effectively preserved and enhanced soil microbial biomass and major nutrient cycling, thus is an ecologically beneficial practice for recovery of degraded soils on the Loess Plateau.