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我国是农业大国,每年稻秆产量巨大。红壤有机质含量低是限制红壤质量的重要因素,稻秆还田提高有机质含量是改善红壤质量的重要措施之一。稻秆结构复杂,还田后在土壤中的降解及转化过程受土壤有机质含量、降解微生物群落等因素影响。微生物全程参与稻秆的分解,且存在微生物群落的接力降解现象。但是,不同肥力水平红壤中稻秆降解及相关功能微生物类群目前还不清楚。本研究选取不同肥力水平的旱地玉米地土壤为研究材料,包括未施肥（CK）土壤、平衡施化肥（NPK）土壤和施加有机肥（OM）土壤。采用宏基因组分析方法明确不同肥力水平土壤间土壤编码碳水化合物降解酶基因的相对丰度,分析不同肥力水平土壤中稻秆的降解潜力;添加稻秆构建土壤悬液培养体系,采用扫描电镜法等方法测定稻秆的降解程度及其降解过程,采用高通量测序分析降解过程中的核心功能微生物类群;添加13C-纤维素构建室内微宇宙培养体系,利用稳定同位素核酸探针技术（DNA-SIP）结合高通量测序技术,进一步研究不同肥力水平土壤中降解及活跃的微生物类群。主要研究成果如下:（1）宏基因组学分析发现,CK土壤与OM土壤中编码碳水化合物活性酶基因组成具有多样性且差异显著,CK土壤中编码碳水化合物酯酶,糖苷水解酶,糖基转移酶基因的相对丰度显著高于OM土壤,OM土壤中编码多糖裂解酶和碳水化合物结合模体基因的相对丰度显著高于CK土壤。CK土壤中编码纤维素酶与半纤维素酶基因的相对丰度显著高于OM土壤,而OM土壤中编码木质素酶基因的相对丰度显著高于CK土壤。我们推测不同肥力水平土壤稻秆降解潜力存在一定差异,稻秆在肥力水平低的CK土壤中的降解大于在肥力水平较高的OM土壤中。（2）不同肥力水平土壤稻秆降解实验发现,在OM培养体系中培养8周的稻秆降解程度显著高于CK土壤培养体系,降解率分别为37.8%和26.0%。在稻秆降解过程中,CK和OM土壤培养体系中的稻秆表面附着的细菌群落结构随培养时间发生显著变化,并且OM培养体系中参与稻秆降解的微生物群落的丰富度高于CK培养体系。CK土壤培养体系中前期主要的稻秆降解微生物类群有黄杆菌属、土地杆菌属、伯克氏菌科、梭菌科、瘤胃梭菌属,稻秆降解后期酸杆菌目、梭菌科、瘤胃梭菌属、甲烷杆菌属占主导地位。OM土壤培养体系中前期稻秆降解微生物类群有黄杆菌属、土地杆菌属、伯克氏菌科、纤维弧菌属、假单胞菌属、寡养单胞菌属和梭菌科,稻秆降解后期酸杆菌目、黄杆菌属、土地杆菌属、梭菌科、伯克氏菌科、假单胞菌属、甲烷杆菌属和甲烷八叠球菌属占主导地位。（3）不同肥力水平土壤纤维素降解实验发现,纤维素在肥力水平高的OM土壤中的降解程度高于肥力水平低的NPK土壤以及CK土壤。在CK、NPK、OM培养体系中,纤维素降解生成的13CO2占添加13C-纤维素的比例分别为10.2%,16.3%,26.8%。CK、NPK和OM培养体系中,纤维素的降解速率趋势类似,均表现为在培养前期迅速上升,在后续培养时间降解速率逐步降低。不同处理土壤中占主导地位的纤维素降解微生物不同。CK培养体系中主要的纤维素降解微生物类群有酸杆菌门、放线菌门、拟杆菌门和变形菌门,NPK培养体系中主要的纤维素降解微生物类群有酸杆菌门,放线菌门、变形菌门和厚壁菌门,OM处理中主要的纤维素降解微生物类群有放线菌门、拟杆菌门、变形菌门和芽单胞菌门。CK培养体系中纤维素降解前期由农研丝杆菌属、粘液杆菌属、伯克氏菌属和马赛菌属主导,中后期Occallatibacter和Actinospica占主导地位。NPK培养体系中纤维素降解前期由诺卡氏菌属和链霉菌属主导,中后期Occallatibacter、诺卡氏菌属和产黄杆菌属占主导地位。OM培养体系中纤维素降解前期由链霉菌属、马赛菌属和芽单胞菌属主导,中后期链霉菌属、马赛菌属和柄杆菌属占主导地位。综上所述,基于功能基因预测的结果与稻秆以及纤维素的实际降解不一致,所以基于编码碳水化合物活性酶基因推测不同肥力水平土壤中的稻秆降解能力存在局限性。土壤悬液中稻秆附着微生物与纤维素降解微生物共有微生物在门水平上有:酸杆菌门、拟杆菌门和变形菌门,在属水平有Mucilaginibacter和Cellvibrio。稻秆在不同肥力水平的土壤中降解微生物不同,并且随培养时间降解微生物发生演替,存在接力作用。本研究更全面的了解稻秆在土壤中的降解过程,可为土壤肥力的提高和农作物稻秆的资源化利用提供理论依据。