喀斯特槽谷区坡向与耕作方式对土壤微生物生物量及其化学计量比的影响机制

本研究针对喀斯特槽谷区岩石荒漠化严重、地质结构复杂的特点，探讨了坡向（阳坡/阴坡）与耕作方式（耕地/弃耕地）对土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)、磷(MBP)及其化学计量比(MBC:P 、MBN:P )的影响。研究发现阴坡的天然含水量(NC)、有机碳(OC)、总氮(TN)及C:P、N:P比值显著高于阳坡，而弃耕地的MBC和MBC:P 显著高于耕地。通过Pearson相关与路径分析，揭示了C:P和N:P比值是调控微生物生物量的关键因子，为喀斯特生态恢复提供了理论依据。

　　

喀斯特地区以其独特的地上-地下双层空间结构闻名，但严重的岩石荒漠化和脆弱的生态环境使其成为生态治理的难点。尤其在喀斯特槽谷区，特殊的"一山两岭一槽"U型地貌导致阳坡与阴坡的光照、水分条件差异显著，加之人类耕作活动的影响，土壤微生物群落及其驱动的养分循环过程备受挑战。先前研究多集中于非喀斯特区，对喀斯特槽谷这种特殊地质背景下微生物生物量及其化学计量特征的认知仍存在空白。

为揭示这一科学问题，中国某研究团队在重庆青木关喀斯特槽谷选取典型阳坡（基岩倾坡）和阴坡（反倾坡），采集耕地（胡椒田PF、玉米田CF）与弃耕地（林地FR、草地GL）的土壤样本，系统分析了土壤物理性质（天然含水量NC、总孔隙度TTP）、化学性质（有机碳OC、总氮TN、总磷TP）及微生物生物量参数（MBC、MBN、MBP）。通过Pearson相关分析和路径分析，解析了环境因子与微生物化学计量比的关联机制。

土壤性质特征
数据显示，阴坡的NC、OC、TN含量分别比阳坡高22.99%、43.36%、17.99%，而C:P和N:P比值在阴坡显著更高（增幅达47.81%和58.92%）。相反，阳坡的TP含量和C:N比分别高出阴坡52.94%和28.77%。弃耕地中NC、OC、TN、TP含量均显著高于耕地，凸显植被恢复对土壤肥力的提升作用。

坡向对微生物生物量的影响
阳坡的MBC和MBP分别比阴坡低4.87%和17.09%，MB_N:P
比值降幅达79.94%。这与阳坡强光照导致的水分蒸发加剧、植物竞争养分有关。阴坡因"双水文结构"促进水分下渗，配合蕨类等耐阴植物的凋落物输入，为微生物提供了更稳定的碳源和氮源。

耕作类型的影响机制
弃耕地的MBC和MB_C:P
分别比耕地高21.38%和33.33%，印证了"退耕还林"政策通过增加植被覆盖改善微生物生存环境。特别是林地FR的有机质输入显著提升了MB_N:P
比值，而耕地的频繁扰动则导致微生物生物量降低。

关键驱动因子
路径分析表明，C:P和N:P比值是调控微生物生物量的核心因素。阴坡较高的C:P比（均值6.72）通过缓解碳限制促进MBC积累，而阳坡的低N:P比（2.31）暗示氮素成为微生物生长的限制因子。

该研究首次阐明了喀斯特槽谷区坡向与耕作方式通过改变C:N:P化学计量平衡来调控微生物生物量的双重机制。阴坡和弃耕地更有利于微生物群落重建和养分循环，这为喀斯特区岩石荒漠化治理提供了科学依据——在生态恢复中应优先保护阴坡生境，并通过植被恢复优化土壤微生物的生存环境。未来研究可进一步结合宏基因组技术，揭示微生物功能群落的响应规律。