草原是世界上分布最广的植被类型之一,其面积占陆地生态系统总面积的46%。草原生态系统是我国面积最大的陆地生态系统,而内蒙古草原的土壤严重退化已成为制约草原牧业的最主要的生态问题。目前通过草原围封、控制放牧强度以及规划火烧管理等很多措施已成为改善草原生态环境研究的热点,针对土壤质量开展深入系统研究具有重要科学意义与实践意义。本研究以中国科学院植物研究所内蒙古草原生态系统定位研究站设置的三种管理模式(放牧梯度、围封育草、火烧管理)长期固定样地为基地,测定四个土层(0-5 cm、5-10 cm、10-20 cm、20-40 cm)土样的土壤养分(有机碳、全氮、全磷、全钾)、理化性质(pH值、电导率)、微量元素(钠、铁、镁、钙、锰、硼、硅)、重金属元素(砷、镉、铬、铜、汞、镍、铅、锌)、球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)含量。通过逐步回归分析、主成分分析、RDA分析探讨相互之间的相互关系,并利用扫描电镜、红外光谱等仪器,分析GRSP在不同管理措施下结构的变化,探讨GRSP在草原土壤中的贡献作用,同时通过重金属地积累指数(Igeo)、重金属总潜在生态风险指数(RI)、以两种壤质量评价方法对不同管理模式样地的土壤质量进行综合评价,并通过建立数学模型及模拟草原管理场景分析来阐明草原土壤恢复应采用何种管理模式及强度。具体研究结果如下:(1)土壤养分影响:不同草原管理模式对土壤养分的影响体现在放牧强度增加与土壤有机碳、全氮、全磷、全钾含量显著下降(P<0.01),电导率与pH值显著升高(P<0.01)。低强度放牧(1.5只羊/公顷)使土壤有机碳、全氮含量增加(P<0.05)。火烧处理使表层(0-5 cm)土壤有机碳含量降低,使1040 cm 土壤有机碳含量增加(P>0.05),与2年一次火烧相比,4年一次火烧使土壤有机碳含量增加显著(P<0.05);围封处理使土壤有机碳含量增加显著(P<0.05),但土壤全氮、全钾含量没有显著变化(P>0.05)。围封33a样地土壤有机碳、全氮含量略低于围封13a样(P>0.05)。(2)土壤重金属与微量元素影响:不同草原管理模式对土壤微量元素及重金属的影响体现在放牧强度增加、围封年限变化均是导致土壤微量元素含量变化的主要因素,火烧频率改变对土壤营养元素影响不明显,但是是引起土壤重金属含量变化的主要因素。三种管理模式样地土壤重金属的地积累指数Igeo<0,无污染,土壤重金属总潜在生态风险指数RI<150为无风险等级。(3)GRSP含量及其生态功能影响:不同草原管理模式对真菌蛋白含量及结构的影响主要体现在低强度放牧(1.5只羊/公顷)可使EE-GRSP、T-GRSP含量增加显著(P<0.05)。4年一次火烧显著提高了表层土壤(0-5 cm)EE-GRSP产生量和040 cm 土层T-GRSP的积累量。围封处理显著增加了 0-40 cm 土壤中的EE-GRSP产生量及0-5 cm T-GRSP的积累量。高强度放牧强度、2年一次火烧、围封33a样地的土壤中GRSP表面结构出现不同程度简化、退化;放牧、火烧、围封并没有引起GRSP官能团种类的改变,但官能团含量有所差异。逐步回归分析表明三种管理模式样地中土壤氮是影响GRSP产生与积累重要限制因子。在GRSP生态功能方面,4年一次火烧导致GRSP碳、氮截获能力提升,而长期围封造成碳、氮截获能力下降。(4)综合评价与管理场景分析:土壤质量评价采用显著性和主成分法这2种方法进行评价,两种方法评估结果具有一致性,并达到显著相关(R2=0.5674～0.7722),但土壤质量主成分评价法排除人为干扰,更易于对土壤质量客观评价。模型管理场景分析结果显示:低强度放牧、长时间间隔火烧处理、短期围封措施有机结合更能有效的提高土壤养分、微量元素并控制重金属污染水平,建议采用3～4年一次火烧,围封低于30a,保持0～3只羊/公顷适度放牧强度下,可使土壤综合质量得到提升2.4倍以上。在锡林郭勒草原管理过程中不应采用单一的管理措施,将管理措施有机结合交替进行,弥补单一管理模式造成土壤养分降低及重金属污染的风险,保证草原土壤养分持续供应,从而达到实现提高草原生产力的目的。