生物结皮在黄土丘陵区的退耕地上广泛发育，是植被恢复初期影响土壤养分及循环过程的关键因素。土壤微生物是生物结皮中的重要组成部分，微生物代谢直接影响着土壤能量流动和物质循环。然而，在生物结皮发育过程中土壤微生物的代谢限制特征以及对微生物群落的影响仍不清楚。本研究选择黄土高原植被恢复初期的退耕地为研究对象，采集不同类型的生物结皮：浅色藻结皮（LA）、深色藻结皮（DA）、藻藓混合结皮（AM）和藓结皮（M）及下层不同深度的土壤（0-2 cm、2-5 cm和10-20 cm）。分析了不同生物结皮下土壤主要养分状况、与碳（C）氮（N）磷（P）循环相关的胞外酶活性特征以及微生物群落结构特征，探讨微生物养分代谢与微生物群落随生物结皮发育的变化过程及驱动机制，为深入理解生物结皮的生态功能以及微生物代谢状况提供理论依据。主要研究结果如下：

  （1）生物结皮类型和土壤深度的变化均会显著影响土壤养分和土壤微生物量。随浅色藻结皮、深色藻结皮、藻藓混合结皮和藓结皮的演替过程，结皮层的有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）以及微生物生物量碳（MBC）、生物量氮（MBN）和生物量磷（MBP）均逐渐增加。藓结皮的SOC、TN和TP含量分别为11.2 ± 0.33、0.88 ± 0.04和0.54 ± 0.01g kg^-1。在剖面尺度上，生物结皮对土壤养分的影响主要集中在结皮层及其下0-2 cm，土壤养分与微生物量均表现为随着深度的增加逐渐降低，结皮层的微生物量可达到下层土壤的3.93~31.8倍。

  （2）与C、N、P循环相关酶的活性随生物结皮的发育逐渐增加，微生物通过加快对养分的代谢来满足自身生物量的需求。剖面尺度上，由于底层土壤N和P的匮乏导致在10-20 cm处N和P循环的相关酶活性增大。另外，土壤的养分状态是影响胞外酶活性及其计量比的重要因素。

  （3）浅色藻结皮中的微生物群落存在不稳定的元素内稳态，随结皮发育其他各类型结皮的微生物群落均表现为较强的元素内稳态。不同生物结皮下，土壤微生物普遍受到相对C和P的限制。微生物P限制随着生物结皮的发育逐渐减弱，藓结皮中微生物群落受到最小的P限制（向量夹角为55.6°），表明藓结皮能为微生物提供最佳的养分环境。偏最小二乘路径模型（PLS-PM）结果表明养分含量和养分计量比分别是影响微生物P和C的限制的关键因素。

  （4）生物结皮的发育改变了原核微生物和真核微生物群落的多样性和物种组成。随生物结皮的发育，原核微生物和真核微生物的alpha-多样性分别呈现显著增加和降低趋势，且不同类型间原核微生物的群落组成差异显著。生物结皮增加了Actinobacteria、Acidobacteria、Proteobacteria和Streptophyta的相对丰度，而Cyanobacteria和Ascomycota的相对丰度逐渐降低。此外，微生物的P限制显著影响着微生物群落组成与多样性。