喀斯特地区三种人工林土壤微生物群落结构特征

张彧娜， 周晓果,2， 温远光, 2,3*， 朱宏光,3， 王 磊， 邵文哲 ， 陈秋海

( 1. 广西大学 林学院 广西森林生态与保育重点实验室， 南宁 530004； 2. 广西科学院生态产业研究院，南宁530007； 3. 广西友谊关森林生态系统定位观测研究站， 广西 凭祥 532600 )

喀斯特峰丛洼地是我国西南山区面积最大、最典型的喀斯特类型。由于喀斯特植被生态系统的脆弱性和人类的长期干扰，我国西南喀斯特森林植被大面积消失(Qi et al., 2013；Jiang et al., 2014)，导致严重的环境退化和生态灾难(喻理飞等，2002；李先琨等，2008；Wei et al., 2011)。西南石漠化防治已成为我国植被恢复和生态重建的重点和难点(袁道先，2005；贺庆棠和陆佩玲，2006)，石漠化生态修复成为国家的重大战略需求(Guan & Fan, 2020)。20世纪90年代末以来，我国实施了多项生态修复工程，喀斯特地区大部分严重退化土地得到了生态修复(Li et al., 2018)。然而，有证据表明，由于缺乏对恢复生态系统关键过程和机理的了解，许多修复项目失败或只取得有限的成功(Asmelash et al., 2016)。喀斯特植被修复成败与树种、林分类型、立地生态环境密切相关。我国早期喀斯特地区植被恢复策略主要是封山育林，以先锋种造林驱动生态系统恢复(温远光等，2015)。有研究表明，单一树种造林尤其是马尾松纯林的营造不利于土壤的恢复(卢晓强等，2015)。应用豆科植物作为驱动种恢复石漠化生态系统功能(如生物碳固持)可以取得快速、高效和显著的效果(温远光等，2015)。最近，有研究发现，自然恢复的灌丛对土壤质量的修复能力显著高于桉树、李、任豆人工林(Guan & Fan, 2020)。因此，在生态修复工程的实施中，选择合适的树种和林分类型才能获得较好的修复效应。

土壤微生物群落包括细菌、腐生真菌、丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)和放线菌，在维持多种生态系统功能方面发挥着重要作用，是土壤健康和肥力的关键指标(Bardgett & van der Putten, 2014)，也是评价退化生态系统植被恢复有效性的关键指标(Hu et al., 2020)。研究表明，土壤微生物群落的丰度、组成和结构受土壤pH、基质数量和质量、土壤温度和水分、植物多样性和组成等多种非生物和生物因素的影响(Prescott & Grayston, 2013; Liang et al., 2015)。由于管理方式、小气候、物种组成、根系数量和质量等方面的差异，不同修复策略对土壤微生物群落特征的影响可能不同(He et al., 2008; Fan et al., 2019)。

在喀斯特区域，Li等(2018)研究发现，退耕后，香椿人工林、桂牧1号杂交象草、任豆套种桂牧1号杂交象草三种修复模式土壤微生物群落及其功能群的丰度和真菌细菌比值均显著增加，土壤有机碳是调节土壤微生物群落及其功能群丰度变化的主要因素。Fan等(2019)分析了自然恢复和人工修复条件下喀斯特和非喀斯特环境中微生物的多样性和组成，发现土壤微生物多样性差异不显著，但与地质条件和树种相关的微生物群落差异显著。Hu等(2020)研究发现，自然植被恢复中较为丰富的植物物种多样性可能对AMF群落丰度起重要作用，自然植被恢复在短期内维持多种生态系统功能方面可能优于人工植被恢复。这些研究表明，了解不同修复模式下的土壤微生物群落结构，可为研究退化土地恢复策略的有效性提供依据。有研究表明，在酸性土地区，人工纯林与混交林植被修复对土壤微生物的影响存在明显差异，树种混交可以增加和改善凋落物的数量和质量(Santos et al., 2018)，改善土壤微生物群落组成和结构(Pereira et al., 2019)，增强土壤养分转化速率和土壤酶活性(Fan et al., 2019；Yao et al., 2019)，进而提高林分的质量和效益(You et al., 2018)。但对喀斯特峰丛洼地人工纯林和混交林植被修复对土壤微生物群落的影响研究相对缺乏。本研究以三种人工植被修复类型：降香黄檀纯林(pureplantation, PDOP)、顶果木纯林(pureplantation, PAFP)和顶果木×降香黄檀混交林(mixedandplantation, MADP)为研究对象，采用氯仿熏蒸提取法和磷脂脂肪酸法研究不同人工植被修复类型对土壤微生物生物量和微生物群落的影响，为深入认识喀斯特峰丛洼地人工纯林和混交林土壤微生物的生态功能修复效应提供理论基础，并为喀斯特峰丛洼地人工植被修复中的树种和林分类型选择提供科学建议。

1 材料与方法

1.1 研究区和林分概况

研究区位于广西壮族自治区马山县，境内喀斯特地貌发育，喀斯特土地面积占马山县面积的68.89%，其中石漠化面积占土地总面积的15.08%，其中重度石漠化面积占82.02%，是广西石漠化最严重的地区之一(马一琳，2015)，也是国家石漠化综合治理试点县(温远光等，2015)。该地区属于南亚热带季风气候区，光照充足，雨量充沛，年平均降水量为1 667.1 mm，主要集中在4—9月，年蒸发量为1 400～1 800 mm，相对湿度76%，年平均气温为21.3 ℃，最高温度38.9 ℃，最低温度-0.7 ℃，≥10 ℃的活动积温为7 126 ℃，平均无霜期为343 d。该地区土壤主要由碳酸盐岩发育而成的石灰土，土层浅薄，基岩裸露程度大。马山县喀斯特地区的原生植被属于南亚热带常绿落叶阔叶混交林，受人类活动的影响，大多开荒种植玉米。2000年后，按照国家要求实施退耕还林(温远光等，2013)。

试验地位于马山县白山镇民族村弄着屯(108°22′ E，23°69′ N)，是2011年由广西大学林学院营建的喀斯特植被修复试验林，试验林总面积约66 hm，采用随机区组试验设计，设置5个区组，每个区组随机设置3种林分，即降香黄檀纯林(PDOP)、顶果木纯林(PAFP)、顶果木×降香黄檀混交林(MADP)，每个区组每种林分面积3～4 hm。2011年春季，采用人工挖穴整地的方式清理林地，植苗前，在各区组各林分的代表性地段，选择坡度、坡向相同或相近的典型区域，分别设置1个20 m × 20 m的固定样地，采集土壤样品进行土壤理化性质的本底调查。本研究共有固定样地15个，即3种林分，每种林分5个重复。在进行土壤理化性质的本底调查时，首先在每个样地随机选定3个采样点，采用100 cm环刀取0～10 cm土层的土样，用于土壤物理性质的测定。然后采用内径5 cm的原状取土钻随机钻取9个采样点0～10 cm土层的土样，去除植物根系及石砾，将9个采样点的土壤充分混合为1个混合土样，过2 mm孔径筛，将样品分为2份，一份风干用于测定土壤理化性质，一份保存于4 ℃冰箱用于土壤铵态氮、硝态氮含量的测定。各林分固定样地土壤本底理化性质见表1，从土壤理化性质的方差分析来看，各林分土壤理化性质本底值均无显著差异(>0.05)。

表 1 不同样地土壤理化性质本底值Table 1 Background values of soil physicochemical properties in different plantations

1.2 样地调查与土壤样品采集

2019年4月，对各林分固定样地中的林木进行每木调查，测定胸径、树高和郁闭度，各林分乔木层群落概况见表2，群落外貌特征见图1。采用与土壤本底调查相同的方法进行土壤样品采集，采用100 cm环刀取0～10 cm土层的土样，每个样地随机取3个点，用于土壤物理性质的测定；采用内径5 cm的原状取土钻随机钻取9个采样点0～10 cm土层的土样，去除植物根系及石砾，将9个采样点的土样充分混合为1个混合土样，过2 mm孔径筛，将样品分为3份，一份风干用于测定土壤理化性质，一份经冷冻干燥用于分析土壤微生物群落磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid, PLFA)，另一份保存于4 ℃冰箱用于测定土壤微生物生物量碳、氮及铵态氮、硝态氮含量。

图 1 不同植被修复样地的外貌特征Fig. 1 Photographs of different vegetation restoration experiment plots

表 2 不同林分乔木层群落概况Table 2 Characteristics of tree layers in different plantations

1.3 土壤理化性质的测定

参照《土壤农化分析》中的方法测定土壤理化性质(鲍士旦，2000)。采用环刀法测定土壤容重(soil bulk density, SBD)；采用重量法测定土壤含水量(soil water content, SWC)；采用水土比(2.5∶1)电位法测定土壤pH值；采用重铬酸钾容量法-外加热法测定土壤有机碳(soil organic carbon, SOC)；采用凯氏定氮法测定土壤全氮(total nitrogen, TN)；采用氯化钾溶液浸提法测定有效氮 [铵态氮(ammonium nitrogen, NH-N)和硝态氮(nitrate nitrogen, NO-N)]；采用酸溶-钼锑抗比色法测定土壤全磷(total phosphorus, TP)；采用双酸(HCl-HSO)浸提-钼锑抗比色法测定速效磷(available phosphorus, AP)；采用火焰光度法测定土壤全钾(total potassium, TK)；采用乙酸铵浸提法测定土壤速效钾(available potassium, AK)；采用乙酸铵交换-原子吸收分光光度法测定土壤交换性钙(exchangeable calcium, ECa)、交换性镁(exchangeable magnesium, EMg)；采用乙酸钠-火焰光度法测定土壤阳离子交换量(cation exchange capacity, CEC)。

1.4 土壤微生物生物量碳、氮的测定

采用氯仿熏蒸提取法测定土壤微生物生物量碳(microbial biomass carbon, MBC)、土壤微生物生物量氮(microbial biomass nitrogen, MBN)(Brookes et al., 1982；Vance et al., 1987)。浸提的土壤上清液通过总有机碳(total organic carbon, TOC)分析仪测定微生物生物量碳、氮。MBC和MBN的计算公式如下：

=/0.38；=/0.45。

式中：和分别表示熏蒸与未熏蒸土壤的测定差值，0.38和0.45表示转换系数。

1.5 土壤微生物群落组成的测定

采用磷脂脂肪酸法测定土壤微生物群落的组成(Frostegård et al., 1991)。采用MIDI(Microbial Identification System)系统对土壤微生物类群进行提取和鉴定。用nmol·g干土作为单个PLFA含量的计量单位，以摩尔百分比(mol %)作为单个PLFA 相对丰度的计量单位。本研究中选取percent>1%的特征微生物进行分析。以 i14:0、a15:0、i15:0、i16:0、a17:0、i17:0指示革兰氏阳性菌(gram-positive bacteria, GP)，以16:1ω7c、cy17:0、18:1ω5c、18:1ω7c、cy19:0指示革兰氏阴性菌(gram-negative bacteria, GN)，以10Me16:0、10Me18:0指示放线菌(actinomycetes, ACT)，以18:1ω9c、18:2ω6c指示真菌(fungi, F)，以16:1ω5c指示丛枝菌根真菌(AMF)，以16:0、18:0、i17:1ω9c、10Me 17:1ω7c指示其他菌群(other)(Yan et al., 2020；Bai et al., 2020)。

1.6 数据统计分析

应用SPSS 19.0软件进行数据统计分析。采用单因素方差分析(one-way ANOVAs)检验不同林分土壤理化因子和土壤微生物指标的差异显著性，采用LSD法进行多重比较，显著性水平设置为<0.05。在R 3.5.1的vegan软件包中，以土壤理化因子、微生物生物量为解释变量，采用冗余分析(redundancy analysis, RDA)及方差分解分析(variance partitioning analysis)确定影响土壤微生物群落变异的主要因子及其解释率。

2 结果与分析

2.1 不同人工林的土壤性质

研究发现，虽然三种人工林对土壤含水量(SWC)、土壤容重(SBD)、有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、有效氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)含量及碳磷比(C∶P)、氮磷比(N∶P)的影响没有显著差异，但其土壤pH、碳氮比(C∶N)、阳离子交换量(CEC)、交换性钙(ECa)、交换性镁(EMg)、硝态氮(NO-N)和铵态氮(NH-N)的含量存在显著差异(表3)。MADP的土壤pH显著低于PAFP和PDOP(<0.05)，PAFP与PDOP差异不显著(>0.05)。MADP的土壤NH-N则显著高于PAFP和PDOP(<0.05)，PAFP与PDOP差异不显著(>0.05)；土壤NO-N表现为PDOP>PAFP>MADP，三种林分间差异显著(<0.05)。PDOP的土壤C∶N显著高于PAFP(<0.05)，与MADP差异不显著(>0.05)。PDOP的土壤CEC和ECa显著低于PAFP和MADP(<0.05)，PAFP与MADP差异不显著(>0.05)；PAFP的土壤EMg显著高于MADP和PDOP，PDOP显著高于MADP(<0.05)(表3)。此外，在差异不显著的因子中，不同人工林也存在变化。PDOP的土壤SBD、TK、AN、AP、AK含量及C∶P比高于PAFP和MADP，PAFP的土壤SWC、TN、TP和N∶P比高于MADP和PDOP，而MADP的土壤因子大多处于中低水平(表3)。

表 3 不同林分的土壤性质Table 3 Soil properties of different plantations

2.2 不同人工林土壤微生物生物量

土壤微生物生物量测定表明，三种人工林土壤微生物生物量碳(MBC)含量介于368.46～719.61 mg·kg之间，微生物生物量氮(MBN)含量介于43.68～106.39 mg·kg之间，微生物生物量碳氮比(MBC∶MBN)介于6.80～8.71之间(图2)。PDOP的土壤MBC和MBN含量显著高于PAFP和MADP，PAFP显著高于MADP(<0.05)。相反，PAFP和MADP的土壤MBC∶MBN比值显著高于PDOP(<0.05)，PAFP和MADP之间差异不显著(>0.05)(图2)。

不同小写字母表示不同林分间差异显著(P<0.05)。下同。Different lowercase letters indicate significant differences among different plantations (P<0.05). The same below.图 2 不同林分的土壤微生物生物量碳和氮Fig. 2 Soil microbial biomass carbon and nitrogen of different plantations

2.3 不同人工林土壤微生物群落磷脂脂肪酸含量

磷脂脂肪酸(PLFA)含量分析结果表明(图3)，三种人工林的真菌(F)PLFA、丛枝菌根真菌(AMF)PLFA和总磷脂脂肪酸(tPLFA)含量无显著差异(>0.05)，但不同人工林的细菌(B)、革兰氏阳性菌(GP)、革兰氏阴性菌(GN)、放线菌(ACT)、真菌细菌比(F∶B)的含量存在显著差异(图3)。土壤B、 ACT、 AMF和tPLFA含量的变化规律一致，都表现为PDOP高于PAFP和MADP，PAFP高于MADP。PDOP土壤B、GP、GN、ACT的PLFA含量显著高于MADP(<0.05)，而F∶B比值显著低于PAFP和MADP，其余差异不显著(图3)。

GP. 革兰氏阳性菌; GN. 革兰氏阴性菌; AMF. 丛枝菌根真菌; F. 真菌; B. 细菌。下同。GP. Gram-positive bacteria; GN. Gram-negative bacteria; AMF. Arbuscular mycorrhizal fungi; F. Fungi; B. Bacteria. The same below.图 3 不同林分土壤微生物PLFA含量Fig. 3 Soil microbial PLFA contents of different plantations

2.4 不同人工林土壤微生物群落结构

PLFA相对丰度分析结果表明 (图4)，三种人工林土壤中，均以细菌(GP、GN)占主导地位，其次是ACT和真菌群落，AMF群落极小。不同人工林土壤微生物群落结构存在差异。PDOP土壤细菌的相对丰度显著高于PAFP和MADP，GP显著高于PAFP(<0.05)，与MADP差异不显著，PAFP与MADP差异也不显著(>0.05)；PDOP的GN高于PAFP和MADP，但差异不显著(>0.05)。MADP土壤ACT的相对丰度显著低于PAFP和PDOP(<0.05)，后两者差异不显著(>0.05)。PDOP土壤真菌的相对丰度显著低于PAFP和MADP(<0.05)，PAFP与MADP差异不显著(>0.05)。AMF却表现为MADP显著低于PAFP(<0.05)，而与PDOP差异不显著(>0.05)(图4)。

ACT. 放线菌。下同。ACT. Actinomycetes. The same below.图 4 不同林分土壤微生物功能群的PLFA相对丰度Fig. 4 Relative abundance of soil microbial functional groups PLFA in different plantations

2.5 不同人工林土壤理化性质与微生物群落结构的关系

相关分析表明，土壤微生物群落中，B、F、ACT、AMF、GP和GN、tPLFA含量与土壤pH(F除外)、TN(ACT除外)、MBC和MBN(F除外)含量呈显著或极显著正相关，与CEC(F除外)呈显著或极显著负相关(<0.05或<0.01)(表4)。此外，F与SWC、SOC呈显著或极显著正相关(<0.05或<0.01)，ACT、AMF的PLFA含量与EMg含量呈显著正相关(<0.05)，F∶B与C∶N、CEC、ECa和MBC∶MBN呈显著或极显著正相关，而与MBC和MBN为显著或极显著负相关(<0.05或<0.01)。GP∶GN则表现为与土壤C∶P呈显著正相关(<0.05)(表4)。其余组分与变量间相关不显著(>0.05)。

以土壤微生物功能群组成为响应变量，土壤因子为解释变量进行RDA分析，结果表明，第一、二主成分轴分别能解释土壤微生物群落组成变异的56.83%、13.79%(图5：A)。经蒙特卡洛检验，pH、TN、C∶N、C∶P、CEC、SWC、MBC∶MBN 7个影响土壤微生物群落组成的因子被选入最优模型，pH、CEC、C∶N是影响土壤微生物群落组成的最主要影响因子(表5)。pH显著影响ACT、AMF、GP，CEC与C∶N则显著影响F及tPLFA。方差分解分析表明，土壤微生物群落组成变异的主要影响因素来自土壤化学性质的独立效应(解释率为40%)、土壤化学性质和微生物特性的叠加效应(解释率为25%)；土壤物理性质的独立效应可以解释土壤微生物群落组成变异的14%，而土壤物理性质和土壤微生物特性能够共同解释土壤微生物群落组成变异的2%(图5：B)。

* 表示P<0.05； ** 表示P<0.01；*** 表示P<0.001; SP. 土壤物理性质; SC. 土壤化学性质; SM. 土壤微生物特性。* indicates P<0.05; ** indicates P<0.01; *** indicates P<0.001; SP. Soil physical properties; SC. Soil chemistry properties; SM. Soil microbial properties. 图 5 土壤微生物群落与土壤理化因子的冗余分析及方差分解分析Fig. 5 Redundancy analysis and variance partitioning analysis of soil microbial community and soil physicochemical factors

表 4 土壤微生物PLFA含量与微生物生物量和环境因子的相关分析Table 4 Correlation analysis of soil microbial PLFA contents with microbial biomass and environmental factors

表 5 林分土壤因子与排序轴的相关性Table 5 Correlation of soil variables and ordinate axes in different plantations

3 讨论与结论

3.1 植被修复树种和类型对土壤微生物生物量碳、氮含量的影响

树种组成和林分类型的改变可能显著影响土壤中有机物的输入量和质量，进而影响土壤微生物生物量(Santos et al., 2018)。大量的研究表明，喀斯特地区自然与人工植被修复对土壤微生物生物量的影响研究结果并不一致(刘玉杰等，2011；叶莹莹等，2015)。在桂西北喀斯特峰丛洼地，对草丛、灌木林、次生林和原生林的自然修复序列研究表明，土壤MBC和MBN均表现为灌木林>原生林>次生林>草丛(叶莹莹等，2015)，而在邻近的贵州茂兰喀斯特地区，却表现为原生林>灌木林>次生林>草丛(刘玉杰等，2011)。卢成阳等(2013)在桂西北喀斯特峰丛洼地原生林、次生林、人工林、农作区的研究表明，土壤MBC和MBN的大小序列均表现为原生林>次生林>人工林>农作区。卢晓强等(2015)的研究结果与之相似，为原生林>次生林>竹林>马尾松人工林>草地。这表明植被自然修复过程中，人为干扰少，原生林和次生林每年归还土壤的凋落物量大，给土壤微生物提供了丰富的碳源，因而能显著提高微生物的活性(刘玉杰等，2011)；而人工植被修复过程中，人工林树种组成较为单一， 凋落物数量和质量不如原生林和次生林，施肥、翻耕等人为干扰也对土壤理化性质造成影响，进而影响土壤微生物活性(卢晓强等，2015)。在本研究中，PDOP的土壤MBC和MBN显著高于PAFP。这一结果说明，不同树种对喀斯特地区土壤微生物生物量的影响是不同的，与顶果木相比，降香黄檀有利于提高土壤微生物生物量。本研究还发现，MADP土壤微生物生物量显著低于PAFP和PDOP，这与酸性土地区马尾松×红锥混交林土壤MBC和MBN含量均显著高于马尾松纯林和红锥纯林的研究结果不一致(Wu et al., 2019)。究其原因，顶果木与降香黄檀混交，两者都属于豆科落叶阔叶树种，凋落物的互补性弱，同质性强，两者混交可能影响功能微生物的多样性，从而使混交的正效应难以体现，因而混交林土壤MBC和MBN含量不如纯林；而马尾松针叶树种与红锥阔叶树种混交，凋落物的互补性强，有效改善凋落物的数量和质量，因而有利于提高混交林土壤MBC和MBN含量(Wu et al., 2019)。本研究结果从土壤微生物生物量视角为喀斯特峰丛洼地石漠化植被修复中的树种和林分类型的选择提供了理论依据。

3.2 植被修复树种和类型对土壤微生物群落的影响

土壤微生物群落主要由细菌 (革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌)、真菌(腐生真菌、丛枝菌根真菌)、放线菌等组成。土壤微生物群落通过参与土壤有机质分解、矿化等过程影响土壤养分循环、调节和指示土壤功能(Huang et al., 2014; Santos et al., 2018)。植被修复树种和类型是影响土壤微生物群落的重要因素。魏安琪等(2019)研究表明，山西吉县刺槐和油松人工林的细菌、放线菌、革兰氏阳性菌、丛枝菌根真菌和总PLFA含量显著高于荒草地。有研究表明，在喀斯特区域，与玉米-大豆轮作的农地相比，采用香椿人工林、桂牧1号杂交象草、任豆套种桂牧1号杂交象草三种植被恢复方式均能显著提高革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、放线菌、真菌、丛枝菌根真菌及总PLFA的含量(Li et al., 2018)。在本研究中，PDOP土壤细菌、放线菌、丛枝菌根真菌及总PLFA含量均高于PAFP和MADP，而且PDOP的土壤细菌和放线菌显著高于MADP，这说明三种人工林对土壤微生物群落的影响并不一致，这与三种林分树种组成、凋落物数量和质量不同有关。

土壤F∶B比值通常用来评价土壤微生物群落中真菌与细菌生物量的变化及土壤生态系统的稳定性(Boyle-Yarwood et al., 2008)。土壤F∶B比值较大时，较高的真菌C∶N(真菌和细菌的C∶N分别为10和4)使得真菌被食真菌动物分解后，土壤中氮底物水平较低，矿化速率较小。同时，较大的F∶B比值使得真菌生物量以及真菌菌丝体增多，与土壤有效养分的接触面积增大，土壤养分元素的流失减少，因而土壤生态系统越来越稳定(de Vries et al., 2006; Bardgett et al., 1999; Bardgett & McAlister, 1999)。罗达等(2014)在酸性土地区的研究认为，与纯林相比，格木与马尾松混交林的土壤F∶B比值增大，认为混交更有利于提高土壤生态系统的稳定性。在本研究中，MADP土壤F∶B比值显著高于PDOP，而与PAFP无显著差异，再次表明酸性土地区混交林的效应与喀斯特钙质土地区明显不同，这可能与本研究中两个树种的生长速度、凋落物数量和质量的不同有关(卢晓强等，2015；薛世玉等，2021)。从本研究三种人工林的土壤微生物生物量及微生物群落结构来看，在喀斯特地区MADP并未显示出酸性土地区混交林提高土壤微生物生物量、改善土壤微生物群落结构的优势，但混交林的F∶B比值最高，更有利于提高土壤生态系统的稳定性。

3.3 土壤微生物群落的主要影响因子

前人研究发现，不同植被类型、不同树种及其组合可能对基质的数量和质量、根际化学和其他土壤性质产生不同的影响(Russell et al., 2007; Frouz et al., 2013)，从而诱导不同的土壤微生物群落(Prescott & Grayston, 2013)。本研究的冗余分析表明，pH、CEC、C∶N是影响土壤微生物群落组成的最主要因子。土壤pH 值是影响微生物生长和活性的一个重要因素，对土壤微生物生物量和微生物群落结构有显著影响(Hackl et al., 2004; Clark et al., 2009;张地等，2012)。本研究中，在喀斯特峰丛洼地钙质土地区，细菌、放线菌、总PLFA均随土壤pH 值增加而增加，这与Cao等(2009)在南亚热带桉树人工林中的研究结果相一致，而与罗达等(2014)在酸性土地区对马尾松、格木纯林与混交林的研究不一致，这说明土壤微生物群落与pH之间的相关关系可能因土壤类型、林分类型的不同而有所差异。土壤微生物群落与土壤氮含量呈极显著相关，说明土壤氮是影响微生物生长和发育的重要因素(张莉等，2012)。本研究中，PDOP适中的pH，较高的AN、AP、AK含量，维持了较高的微生物生物量；除了真菌PLFA含量外，CEC与其他土壤微生物结构组分呈显著或极显著负相关关系，PDOP较低的CEC含量也有利于增强微生物生物量。本研究还发现，固氮树种人工林显著提高了土壤AP含量，而土壤AP与土壤真菌PLFA呈显著负相关关系，是土壤微生物群落组成差异的主要驱动因子。在钙质岩溶土壤中，钙对磷的强烈吸附和沉淀会导致磷的限制(Hinsinger, 2001)，因此磷的有效性是影响植被恢复的主要限制因素之一(Zhang et al., 2015)。将豆科植物引入喀斯特生态系统，能够通过生物固氮作用提高氮素有效性，而生物固氮与磷获取是相关的(Tian et al., 2020)。固氮豆科植物对阳离子的吸收多于阴离子，并从根部释放质子引起根际酸化，增加磷矿物的溶解(Tang, 1998; Hinsinger, 2001)，提高钙质土壤磷的有效性(Aguilar & van Diest, 1981; Richardson et al., 2009)，从而加速土壤微生物群落和退化土地的恢复(Wang et al., 2019)。