工业裸地以表层土的重金属含量高、极度酸化、有机质极其贫乏以及土壤结构恶化为主要特征，因此依赖于植物的自然定居来恢复工业裸地是极其困难的。为此，探索污染重金属土壤的有效植被恢复模式已经成为各国生态学家们共同关注焦点之一。尽管地上植物群落的生产力水平、种类定居的难易程度、群落组成的多样性、群落的演替动态等指标对判断一个植被恢复模式成功与否是十分重要的，但作为生态系统的重要组成部分，土壤微生物群落的组成与功能也是不容忽视的，而且微生物对环境变化会迅速做出相应的反应，因而用微生物群落指标来评价植被恢复对工业裸地土壤的改良作用是可靠的。 白花泡桐(Paulowniafortunei)为我国土著性植物，因其生长快速、适应性强、用途广泛和抗逆性强而被国内外学者称为奇树，然而迄今为止还未曾有过用泡桐作为优势种对污染有重金属的工业裸地进行植被恢复的报道，因而泡桐对重金属污染土壤的生物修复机制还不清楚。为此，本论文的研究目的是，以广东韶关Pb/Zn冶炼厂的现有的植被恢复基地为研究对象，将传统的微生物研究方法与新兴的分子生物学技术相结合对以泡桐为优势种的植被恢复模式进行评价。 本研究中，根据植被恢复年份选择了5个不同的样地。其中包括三个恢复样地[分别被恢复2(RⅢ)、3(RⅢ)和5(RV)年]和两个对照样地[污染裸地(BG)天然林样地(FP)]。收集的土壤样品分别用于分析依赖于培养的微生物指标(微生物数量、呼吸强度、细菌群落生理水平指标(CLPP)和16SrDNA基因指纹-末端限制性长度多态-(T-RFLP))和不依赖于培养的微生物指标(生物量、磷脂脂肪酸(PLFAs)和酶活性)。同时，一些重要的土壤理化特性和重金属含量(Pb、Zn、Cu和Cd)也被分析。主要研究结果如下：1.与裸地相比，恢复样地的土壤肥力水平和物理条件均有了不同程度地改善(P＜0.05)。除了土壤总N、pH和孔隙度随着植被恢复年份一致性地提高，土壤容重一致性地降低以外，其它理化参数(有机C、总N、NH4-N、NO3-N和WHC)均展示了类似的趋势：在恢复样地RⅡ和RⅢ中逐渐提高(P＜0.05)，而后在样地RV中有所降低，但在统计上不显著(P＞0.05)。然而与天然林样地相比，大多数理化参数水平仍然是十分有限。相关分析表明土壤理化参数(土壤有机C、总N、总P、NH4-N、NO3-N、有效磷和WHC)与地上植物群落参数(盖度和凋落物积累量)呈现显著(P＜0.05)或极显著相关(P＜0.01)。PCA(主分量分析)分析表明土壤理化特性沿着主分量1清楚地将5个研究样地分别区分为BG组、恢复组和天然林组，但样地RV却表现出一定程度的滞后现象，并接近于样地RⅢ。 2.在所检测的4种重金属中，Pb和Zn的含量均高于Cu和Cd，表明土壤污染以Pb和Zn为主。三个研究样地中的重金属含量(包括总量和DTPA-可提取量)均显著性地高于裸地(p＜0.05)，表明了植被恢复对重金属的有效固定作用。PCA分析表明重金属含量沿着主分量1的总体分布仅表明了从低到高的分布梯度，但没有表明植被恢复梯度。 3.所测定的4种微生物数量包括富营养细菌(CB)、寡营养细菌(OB)、真菌和放线菌并未与植被恢复年份相一致。富营养细菌(CB)、真菌和放线菌展示了类似的趋势：在样地RⅡ和RⅢ中显著性地提高(P＜0.05)，而后在样地RV中下降。相关分析表明上述三个微生物数量指标与理化特性(土壤有机C、总N、总磷、NH4-N、NO3-N、土壤最大持水量)及植物群落参数(孔隙度盖度和凋落物积累量)呈不同程度的正相关，仅富营养细菌和真菌分别与DTPA-Pb、DTPA-Zn和DTPA-Cu呈显著(P＜0.05)或极显著性(P＜0.01)负相关。寡营养细菌在两个对照样地中均有较高值，而在恢复样地中均展示了较低值。相关分析表明寡营养细菌仅与土壤常规理化特性中的WHC呈极显著的正相关(P＜0.01)，但却普遍地与所有重金属(包括总量和DTPA-可提取量)呈极显著负相关(P＜0.01)，因而寡营养细菌至少在我们的研究中是反映重金属胁迫的最敏感指标。 微生物生物量C及Cmic/Corg按富营养细菌、真菌和放线菌的趋势进行变化，并且与分别与土壤总有机C、NH4-N、NO3-N、有效磷、WHC和植被盖度呈现显著性正相关(P＜0.05或P＜0.01)。微生物生物量N及Nmic/Nt与植被恢复年份相一致，但在三个恢复样地间差异不明显(P＜0.05)，主要与土壤中的总N、总磷、WHC、孔隙度、植被盖度和凋落物呈显著性正相关(P＜0.05或P＜0.01)。微生物生物量C(Cmic)与N(Nmic)未与重金属含量明显相关。 微生物基础呼吸(BSA)和基质诱导呼吸(SIR)按微生物生物量C、富营养细菌、真菌和放线菌的变化趋势在5个研究样地进行波动，而呼吸商(qCO2)在样地BG和RV中展示了最高值，在样地RⅡ、RⅢ和FP中展示了最低值。相关分析表明BSA与土壤有机C、NO3-N、WHC、孔隙度和植被盖度呈显著性正相关(P＜0.05或P＜0.01)，SIR普遍地与所检测的理化特性(有效P、pH和容重除外)和植物群落参数呈现显著性正相关(P＜0.05或P＜0.01)，与重金属总Pb、DTPA-Pb和DTPA-Cu呈现显著负相关(P＜0.05或P＜0.01)。qCO2与有效P、WHC和植被盖度呈现显著负相关(P＜0.05或P＜0.01)，与总Zn和Cd呈现显著正相关(P＜0.05)。根据上述微生物指标，PCA分析表明微生物数量、生物量、呼吸强度及其衍生指标沿着沿着主分量1的整体变化清楚地将5个研究样地区分开来，但样地RV却显著地滞后于样地RⅡ和RⅢ。 4.在所检测的28种脂肪酸中，5个研究样地均以细菌和放线菌脂肪酸占优势。三个恢复样地中的大多数脂肪酸的丰度(除了脂肪酸i16∶0，16∶0，cy17∶0，10Me17∶0，18∶0，10Me18∶0和20∶3ω6c以外)都显著性地高于未恢复裸地(P＜0.05)，但仍然低于天然林样地(P＜0.05)。一些标志性脂肪酸表明了与植被恢复一致性的趋势，这些脂肪酸包括：革兰氏阴性细菌(16∶1ω9c)，菌根菌(16∶1ω5c)，真菌(18∶2ω6c)，放线菌(10Me16∶0+10Me17∶0+10Me18∶0)，不分支饱和脂肪酸(18∶0)，藻类(20∶5ω3c)，单不饱和脂肪酸(16∶19c+16∶1ω7c+16∶1ω5c+17∶1ω8c+18∶1ω7c+18∶1ω9c)和总的原生动物(20∶2ω6c+20∶3ω6c)，而其它脂肪酸的丰度变化并没有与植被恢复相一致。另外Fung/bact和monounsat/sat均随着植被恢复而提高(P＜0.05)，而cy17∶0/16∶1ω7c和cy19∶0/18∶1ω7c均随着植被恢复而下降(P＜0.05)。上述标志性脂肪酸以及脂肪酸比率均与土壤理化特性表现为不同程度正相关关系，而很少与重金属相关。主分量分析表明微生物群落沿着主分量1的总体变化与植被恢复年份相一致。 与裸地相比，所测定的7种酶活性在恢复样地中均显著性地提高(P＜0.05)。其中蛋白酶、CM-纤维素酶和β-葡萄糖苷酶活性随着植被恢复年份逐渐提高(P＜0.05)，而转化酶、多酚氧化酶和尿酶活性尽管在统计学上不显著(P＜0.05)，却呈现出逐渐下降趋势。恢复样地酸性磷酸酶活性尽管显著性地高于未恢复裸地(P＜0.05)，但没有表现出与植被恢复一致性的趋势。所有的酶活性都不同程度地与土壤理化特性和植物群落参数表现出显著性正相关，很少与重金属负相关。主分量分析表明酶活性的总体变化类似于PLFA。 CCA(典范相关分析)分析表明了微生物群落的总体变化与酶活性呈显著性地正相关，表明了微生物群落组成在植被恢复过程中与其功能的协同演替。5.可培养的土壤细菌群落在5个样地中具有明显不同的优势核型。细菌核型丰富度(RT)和多样性(Hs)在样地RⅡ和RⅢ一致性地提高，而后在样地RV中有所下降，但与样地FP相比仍然有限。可培养细菌群落的功能参数包括碳源利用潜力(AWCD)、不同碳源群的利用强度(A595)、利用的碳源数量(Rs)和功能多样性(HF)也遵循着细菌群落结构参数的变化趋势(P＜0.05)。相关分析也表明可培养细菌群落的结构与功能多样性参数更多地受控于理化特性和植物群落参数，几乎没有受重金属含量变化的影响。根据168h培养后的AWCD指标进行的PCA表明AWCD沿着PC1轴也清楚地区分了5个研究样地，样地RV也明显地滞后于样地RⅡ和RⅢ。 本论文的研究结果表明，以泡桐为优势种的植被恢复模式显著性地改善了土壤理化特性，有效地稳定了重金属，进而阻止了重金属向周边环境扩散；不同的微生物指标对环境中的生物参数与非生物参数的反应是不同的，因而用多种微生物指标评价植被恢复对污染重金属土壤的改良作用是必须的；依赖于培养的微生物指标分析表明以泡桐为优势种恢复污染有重金属的工业裸地模式对土壤的改良作用目前主要表现在植被恢复的初期阶段(2-3年)，而后期阶段(5年)的恢复作用有减弱的趋势；而不依赖于培养的微生物群落数据则表明微生物群落的总体组成与功能正在向天然林方向演替，进而预示了植被恢复对污染土壤改良的正向驱动。基于不依赖于培养的微生物群落分析结果，我们建议用以泡桐为优势种的植被恢复模式恢复重金属污染工业裸地是有效的，具有着较大的应用前景。