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[目的]寻找一条持续有效改善半干旱黄土高原退化耕地土壤质量的途径。[方法]以兰州大学黄土高原长期定位试验站为依托,对退化耕地进行了3种处理：①自然恢复;②种植两年生草木樨;③种植紫花苜蓿。[结果]自然恢复有利于改善土壤深层水分但不利于地上植物生物量的提高,而紫花苜蓿虽然地上生物量在3种处理中最高但其0~5m的土壤含水量最低。此外,相比草木樨处理,自然恢复和种植紫花苜蓿均有利于提高土壤有机碳和全氮含量。所有处理对土壤全磷、速效磷和微生物碳含量的影响无显著差异。土壤水分是半干旱黄土高原农业发展的主要限制因子。