作为中国分布广泛的生态系统,喀斯特生态系统在过去50年中因快速砍伐森林和精耕细作而迅速恶化。在“绿色换粮”项目下,为了恢复土壤功能和生态系统服务而放弃了一些受干扰的农田,导致了不同的植被恢复阶段(原生林、次生林、弃耕和耕地)。喀斯特土壤中氮普遍缺乏,但在后农业演替期间通过调节重氮营养群落特性以及固氮酶的固氮能力可有效改善土壤环境特性,从而为“新的”氮输入陆地生态系统做出重要贡献。为探究固氮菌群与固氮酶对喀斯特土壤生态系统氮输入的贡献,本文通过高通量测序的方法,研究了不同植被恢复阶段对不同土壤剖面深度固氮菌群落以及固氮酶活性的影响。结果表明:(1)不同植被恢复阶段在表层与岩土交界面的土壤性质差异最显著,且原生林的土壤性质与其他植被恢复阶段在整个土壤剖面中存在显著差异。随植被恢复阶段的变化,土壤含水量、全氮、总有机碳和可溶性有机碳在植被恢复后期显著增高,而p H却相反;铵态氮和硝态氮在原生林0-30cm土层中显著增高。在不同土层之间,p H随土壤深度的增加而增大,在岩土交界面达到峰值,而氧化还原电位随土壤深度的变化相反;全氮、铵态氮和总有机碳在岩土交界处的含量低于上层土壤。原生林土壤的固氮酶活性显著高于耕地;随着土壤深度的增加,原生林与次生林的固氮酶活性在交界面以上差异不显著,而在交界面有显著差异;岩土交界处的固氮酶活性比上部土层更高。在土壤表层,各环境因子与固氮酶活性有显著的相关性,而在土壤深层主要由土壤碳氮含量影响固氮酶活性。(2)在岩石交界面,不同植被恢复阶段的土壤固氮菌多样性有显著差异;随土壤深度的增加,香农威纳指数和种系型多样性表现出显著差异性,土壤表层的固氮菌多样性显著高于30-50cm土层的多样性。在科水平上,主要的固氮菌是缓生根瘤菌科(Bradyrhizobiaceae)、未分类变形菌(unclassified Proteobacteria)、未分类α-变形菌(unclassified Alphaproteobacteria)、未分类根瘤菌(unclassified Rhizobiales)、红螺菌科(Rhodospirillaceae)、未分类伯克氏菌(unclassified Burkholderiales)、黄杆菌科(Xanthobacteraceae)、伯克氏菌科(Burkholderiaceae)、兰克氏菌科(Frankiaceae)。缓生根瘤菌主要受植被恢复和土壤深度的交互作用影响;而植被恢复阶段主要影响土壤中的未分类变形菌、未分类α-变形菌和未分类根瘤菌;土壤深度主要影响红螺菌、未分类伯克氏菌、黄杆菌、伯克氏菌和弗兰克氏菌的分布。环境因子对固氮菌alpha多样性及科水平分类有显著的影响。多样性中,种系型多样性更容易受环境因子的影响;固氮菌分类中,未分类变形菌、未分类伯克氏菌及伯克氏菌更容易受环境因子的影响。(3)不同植被恢复阶段之间以及同一植被恢复阶段不同土层之间,固氮菌的群落结构都存在显著差异性。群落结构参数表明原生林与次生林、弃耕和耕地之间的差异最大,而次生林和弃耕之间的差异最小。同时,原生林中不同土壤深度对固氮菌群落结构的影响大于其他植被恢复阶段,耕地中不同土壤深度对固氮菌群落结构的影响是最小的。土壤p H、含水量、土壤总有机碳、可溶性有机碳和全氮显著地影响的固氮菌的群落结构。不同植被恢复阶段和土壤深度的固氮菌群落组成差异显著,且原生林和耕地中的固氮菌组成分布在不同土层,而次生林和弃耕中的固氮菌主要集中在上层土壤。整体上,土壤碳氮比、p H值和重氮营养群落组成对固氮酶活性有显著影响。在不同植被恢复阶段,土壤p H、氧化还原电位、土壤碳氮比、全氮、含水量、重氮营养多样性、未分类根瘤菌的相对丰度和黄杆菌的相对丰度对固氮酶活性有显著影响。