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植被修复作为治理地表水土流失的一项重要措施被广泛应用,对促进土壤发育、改善土壤特性、提高土壤肥力和改善区域生态系统功能具有重要作用。喀斯特地区特殊的地质结构,自然条件脆弱,成土速度慢导致土壤资源短缺,稳定性差的土壤养分极易流失,地表植被一旦遭受破坏,大量的水土流失会导致石漠化的形成及扩张,进而加剧生态环境的恶化,这一问题亟待解决。本研究以贵州草海自然保护区(海拔为2171.7 m)研究对象,采用时空互代法研究不同地貌(非喀斯特地貌、喀斯特地貌及植被修复地貌)环境下土壤养分和重金属的含量及分布特征,重点开展以下三方面工作:(1)土壤养分循环过程在不同地貌环境下的差异及影响因素;(2)重金属在不同地貌环境下的差异及影响因素;(3)喀斯特地区植被修复过程中土壤-植物之间的协同效应及其微生物作用。结果表明:(1)非喀斯特地貌土壤有机碳含量显著高于喀斯特地貌土壤,随深度增加各碳组分含量呈逐渐降低趋势,且呈现出表层富集现象。植被修复初期阶段土壤有机碳含量不遵循稳定上升趋势,且出现波动。植被群落的急剧扩张与微生物作用导致的碳固持和碳损失综合作用,导致植被修复样带中土壤碳组分与喀斯特样带有所差异;此外植被修复样带活性氮的增加可能是限制碳输入和影响土壤有机碳的重要原因。(2)非喀斯特样带氮含量与喀斯特样带相比,前者土壤氮素累积呈现向上富集的规律,与有机碳分布趋势基本一致;土壤总氮、硝态氮和铵态氮含量均高于喀斯特样带,铵态氮占无机氮主要部分。喀斯特样带受土壤-表层岩溶带耦合结构和植被类型及凋落物的影响,土壤氮素累积速率与非喀斯特样带存在明显差异,又因植被覆盖度低、凋落物归还量少导致可供微生物利用的有机碳较低,土壤侵蚀会削弱土壤碳素积累,进而土壤氮素也难以累积;植被修复初始阶段,土壤中氮素固存量和供应强度(特别是硝态氮和铵态氮含量)会在一定程度上得到改善,同时土壤侵蚀作用减弱,进而土壤硝态氮和铵态氮含量显著高于喀斯特样带。(3)非喀斯特样带中土壤磷含量显著低于喀斯特样带,前者随深度增加磷含量呈逐渐降低趋势,而喀斯特样带未明显表现出该现象。土壤中总磷和速效磷含量变化主要受到植被群落的影响,同时在山体区域土壤总磷和速效磷含量变化还受到土壤有机质、p H值、气候条件等因素影响;植被修复初期土壤磷含量呈逐渐上升趋势,总磷含量逐渐趋于与非喀斯特样带相同的稳定趋势,而速效磷含量变化出现较大波动。植被群落的急剧扩张与微生物的共同作用,从而使得植被修复样带中土壤磷组分与喀斯特样带有所差异。(4)草海地区Cr、Ni、Zn、As和Pb五种重金属含量均未超过贵州省土壤重金属含量背景值,非喀斯特样带呈现出土壤重金属的表面富集及底部沉淀富集的分布特征;通径分析表明,土壤容重、总氮、铵态氮等非金属土壤因子对土壤中重金属含量多表现为直接作用;植被修复使得土壤中碳氮等营养元素得到有效恢复,增强了土壤的物质循环,使得土壤表层重金属含量高于10-20 cm土层;植物吸收、微生物的生物吸附机制、根系分泌物耦合作用及土壤可溶性有机碳与p H的溶解作用,使得植被修复样带重金属Cr、Ni和Pb含量相较于喀斯特土壤均有小幅度降低;同时受植被覆盖度影响,土壤中残渣态重金属还受到地表径流的影响而进一步淋失。(5)植被修复前后植被群落发生改变,但细菌群落及多样性并无显著变化。通过对植被修复和喀斯特土壤中主要的细菌群落放线菌门和变形菌门丰富度对比发现,植被修复土壤放线菌门细菌丰富度略高于喀斯特土壤,而变形菌门略低于喀斯特土壤,说明经过植被修复的确促进了土壤养分的累积。土壤p H、有机碳和易氧化有机碳显著影响土壤真菌的群落结构,在喀斯特土壤中有机碳与易氧化有机碳显著影响着担子菌门和子囊菌门,在植被修复土壤中土壤p H显著影响着担子菌门和子囊菌门,同时土壤真菌多样性及丰度差异不显著,除植被类型及土壤性质影响土壤真菌多样性外,植被修复的时间较短也是重要的原因之一。