自养微生物广泛存在于森林、农田等陆地生态系统中,能通过多种生物固碳途径同化大气CO₂,但人们对土壤微生物的碳同化潜力及其固碳机理尚不清楚。本研究选择亚热带区8种典型旱地和稻田土壤,设置遮光和光照两个处理,运用同位素连续标记技术结合室内模拟培养实验,揭示土壤微生物对CO₂的同化能力及碳同化潜力,同时运用分子生物学技术（实时定量PCR,克隆文库,T-RFLP等）,探明农田土壤碳同化功能微生物种群结构及多样性,同时还测定碳同化关键酶RubisCO酶活性,诠释其碳同化的分子机理,为深化土壤固碳的生物地球化学过程机理的科学认知提供科学依据。获得的主要研究结果如下:（1）80d的¹⁴C-CO₂连续标记培养试验表明,土壤微生物具有可观的CO₂同化能力。培养80d后,光照处理的¹⁴C-SOC和¹⁴C-MBC量分别为8.4～64.6μg·g^-1,1.6～10.4μg·g^-1,并且稻田的同化功能大于旱地土壤的。需要特别指出的是,遮光处理的土壤中并未检测到¹⁴C的存在。因此,遮光培养条件下,土壤微生物的碳同化功能被完全抑制了。根据估算,土壤微生物的CO₂日同化速率在0.01～0.1 g·Cm^-2之间。如果推算到全球陆地生态系统的话,理想状态下,全球陆地生态系统土壤微生物的年碳同化量在0.3～3.7 Pg。这可能在一定程度上为寻找迷失的碳汇提供了一条线索。该结果改变了土壤微生物在陆地生态系统碳循环中仅担负有机质分解、矿化功能的长期认识,丰富了土壤微生物的基本功能和陆地生态系统的碳循环过程。（2）利用功能基因cbbL分子标记结合克隆测序及T-RFLP分析,研究了农田固碳功能种群（细菌和藻类）群落结构和多样性。结果表明土壤中固碳细菌的优势类群为假单胞菌、慢生根瘤菌和劳尔氏菌等。蓝细菌的优势类群为颤藻,其他藻类以黄藻和硅藻居多。不同类型农田土壤固碳细菌和藻类的种群结构存在显著差异,其中土壤有机碳（SOC）与固碳微生物种群结构显著相关（蒙特卡罗检验值P=0.002）,是影响该种群结构的主要环境因子。实时荧光定量PCR结果表明,固碳细菌和藻类cbbL拷贝数分别为10⁶～10⁸ copies g^-1 soil,和10³～10⁶ copies g^-1 soil。不同类型农田土壤固碳细菌数量显著高于藻类（P<0.05）,稻田土壤固碳微生物数量均高于旱地土壤,遮光后固碳细菌和藻类数量显著下降（P<0.05）。（3）采用非培养技术研究了细菌cbbL基因拷贝数与农田土壤微生物固碳酶活性（RubisCO）之间的关系。结果表明农田土壤微生物RubisCO活性为0.77～6.73 nmol CO₂ g^-1 soil min^-1,稻田土壤微生物RubisCO酶活性高于旱地土壤,遮光后土壤酶活性显著下降。而且土壤RubisCo酶活性、细菌cbbL基因拷贝数与土壤微生物对CO₂的同化作用强弱呈极显著的正相关关系（P<0.05）。而且土壤RubisCo酶活性与细菌cbbL基因拷贝数也里显著的正相关关系（P<0。05）。这充分说明了土壤对大气二氧化碳的同化作用是一个由自养生物参与的土壤碳循环过程,而且这个过程可能主要是由自养菌直接驱动。然而,上述的研究我们仅仅探讨了稻田与旱地土壤的碳同化功能,土壤微生物的碳同化功能是否具有普遍性,因此需要开展稻田、旱地、林地、湿地、草地等生态系统土壤微生物碳同化过程的研究;而且,尽管在室内模拟培养条件下,土壤微生物具有可观的碳同化能力,然而,土壤微生物固碳过程是还尚未被充分认识的碳循环的重要过程,因此需要开展自然条件下的土壤碳同化速率研究。