经过多年退耕还林（草）政策的大力推进,黄土丘陵区植被恢复工作取得了显著进展。其中刺槐作为先锋树种在黄土高原广泛地种植,在保持水土、改善环境方面发挥着重要作用。然而黄土高原地域辽阔、环境复杂,部分地区人工刺槐林因与立地条件不适应难以发挥预期的生态功能。但目前刺槐对该区生态系统结构和功能影响的认识仍较多的限于局部研究,且多以刺槐群落自身结构与功能的变化为主,这种结构与功能变化是否合理,因缺乏适当的参照系鲜有研究。鉴于此,本研究以黄土丘陵区为研究区,以稳定的自然植物群落为对照,以人工刺槐林为研究对象,通过选择不同环境梯度下的3个植被带中61个样点进行调查,比较刺槐林下植物群落和自然植物群落在物种构成、功能性状、生态化学计量学、土壤微生物多样性以及微生物共发生网络特征方面的差异,揭示较大环境梯度下刺槐对生态系统结构与功能的影响机制,为解析低效人工植被的形成机制,建立符合立地环境的高效稳定的人工植被提供理论依据。本研究主要结论如下:（1）刺槐对植物群落物种组成和多样性的影响随环境梯度变化,在三个植被带影响差异显著:本研究调查发现植株10501株/丛,分属40个科,92个属,110个种,其中菊科、禾本科、蔷薇科和堇菜科在刺槐林及自然植物群落中均有存在,菊科、禾本科、蔷薇科、豆科是群落的主要组成成分。刺槐会增加森林区和森林草原区林下植物群落物种丰富度,在草原区则会降低。刺槐会增加森林区禾本科和菊科植物的重要值占比,降低莎草科占比,物种组成由中生性的莎草科转向耐旱性、耐瘠薄能力较好的禾本科植物,耐旱能力相对较差的蔷薇科重要值降低;森林草原区和草原区刺槐林萝藦科植物增加,豆科植物减少。森林草原区刺槐林下植物由一年生草本的菊科变成多年生草本禾本科,耐荫蔽的萝藦科植物增多。草原区刺槐林下植物由以草本为主的禾本科和菊科转向灌木和草本共生的豆科、禾本科和菊科,耐旱性均较强。刺槐林下植物群落盖度和生物量显著低于自然植物群落,总盖度均降低20%,在森林区林下植被生物量降低近70%。（2）刺槐对林下植物群落结构和功能的影响存在明显的环境梯度效应,在不同植被带影响差异较大:在本研究中,刺槐林下植物群落叶氮含量、比叶面积均显著高于自然植物群落,叶组织密度变化趋势相反,三个植被带结果一致,表明刺槐林下小气候较强烈的筛选作用,森林区差异最为显著,增加百分比为其他植被带两倍。森林区林下植物群落叶碳含量和叶磷含量高于自然植物群落,森林草原区和草原区的叶碳含量降低,叶磷含量无显著变化。同时刺槐引起森林区林下植物物种多样性降低,但群落功能多样性有所增加,说明刺槐的引入对林下植物群落群落功能多样性的提升有着积极地影响。（3）刺槐对植物与土壤生态化学计量学特征的影响也存在明显的环境梯度效应:由东南向西北（森林区-森林草原区-草原区）,随着水热条件变化,刺槐与自然植物群落的土壤生态化学计量学在三个植被带的表现为:相比自然植物群落,森林区和森林草原区的刺槐林下土壤有机碳、土壤总氮含量、土壤N:P比、土壤C:P比降低,草原区不变。刺槐对土壤总磷、土壤C:N比和p H值在三个植被带均无显著影响。植物叶片的生态化学计量比为:相比自然植物群落,森林区、森林草原区和草原区刺槐的林下植物群落叶片C:N比、叶片C:P比下降,森林区和草原区的叶片N:P比增加,森林区和草原区刺槐林下植物群落和自然植物群落叶片N:P比均大于16,磷元素是主要限制因素,森林草原区刺槐引入后叶片氮磷比从14.42变为17.50,由氮磷限制转为磷限制。不同环境梯度下,植物和土壤的生态化学计量学比值变化存在差异,养分限制情况不同。草原区土壤养分和水分含量显著低于森林区,刺槐由于前期生长迅速,水分和养分需求量极大,在草原区引种可能会通过反馈作用形成对刺槐生长的限制,这可能是该区小老树分布较广的原因之一。（4）刺槐引入改变了土壤微生物的结构和多样性,真菌和细菌的群落变化受环境梯度影响显著:真菌群落多样性仅在森林区有显著增加,其他植被带无显著变化,细菌群落多样性都有增加。同时,微生物的共发生网络也存在显著差异,刺槐使森林区真菌群落共发生网络结构呈现单一、松散、关系简单化,草原区真菌群落的共发生网络结构变得更加紧密、更加复杂;细菌群落的共发生网络结构相反,森林区的结构更加复杂,草原区松散、关系简单化。环境梯度变化是影响微生物多样性的主要影响因素,但刺槐可通过对土壤含水量和土壤养分的改变间接影响真菌群落的组成和多样性。因此,在黄土高原进行植被恢复的过程中,不仅考虑人工植被对原生植物、土壤、微生物的结构与功能的改变,还应该考虑环境梯度变化带来的影响。综上所述,刺槐对生态系统结构与功能影响在不同环境梯度下存在较大差异,大面积种植刺槐不仅要考虑恢复目标,也要考虑实现目标的环境制约与系统反馈过程。