中国科学院水利部水土保持研究所机构知识库

黄土高原生态环境脆弱，坡地面积广，水土流失严重，植被恢复是黄土高原生态修复的重要方式。由于干旱缺水，土壤水分成为制约黄土高原植被恢复和重建的关键性因子，并对黄土高原生态系统养分循环过程产生重要影响。然而，目前仍缺乏对植被恢复过程中土壤水分驱动下的土壤养分循环和微生物代谢机制的系统研究。本研究以黄土高原典型坡面土壤为研究对象，对坡面不同坡位、不同土层、根际与非根际土和不同植被恢复类型的土壤微生物代谢限制进行研究，阐明了黄土高原坡面尺度下土壤微生物代谢特征和驱动机制，为黄土高原生态环境的恢复提供一定的科学依据。主要研究结果如下：

（1）坡面土壤微生物代谢活动主要受碳（C）和磷（P）限制，而微生物代谢限制在不同土层中存在差异，0-20 cm微生物代谢C和P限制均高于20-40 cm和40-80 cm层土壤。0-80 cm土层微生物代谢限制受到土壤水分（SWC）和养分的调控。在0-20 cm土层中养分计量比和全量养分对微生物代谢C限制的总影响最大，微生物生物量、养分计量比和SWC对微生物代谢P限制的总影响最大；在20-40 cm土层中，全量养分对微生物代谢C限制的总影响最大，SWC对微生物代谢P限制的总影响最大；在40-80 cm 土层中，养分计量比对微生物代谢C限制的总影响最大，SWC对微生物代谢P限制的总影响最大。

（2）根际与非根际土壤微生物代谢限制均受C和P限制，根际土微生物代谢C和P限制高于非根际土；在不同坡位上，上坡位土壤微生物代谢C限制高于下坡位，根际和非根际土壤微生物代谢P限制均随坡长的增加而逐渐增加；碳利用效率（CUE）在根际和非根际土以及在不同坡位无显著差异；有机碳：全磷（SOC: TP）、速效磷（Olsen-P）和全磷（TP）对微生物代谢限制和CUE有显著影响。

（3）坡面草地和刺槐地微生物代谢主要受C和P限制，在不同坡位上微生物限制没有显著差异，刺槐林地微生物代谢P限制在中坡和下坡位显著高于草地，冗余分析（RDA）和偏最小二乘法路径建模（PLS-PM）分析的结果显示土壤养分和养分计量是驱动坡面植被恢复的关键性因子。