草原生态系统是我国最大的陆地生态系统,在气候调节、物质循环和能量流动方面发挥着不可替代的作用。作为生物地球化学循环过程的驱动者,土壤微生物在维持生态系统功能和服务方面发挥重要作用。它们对气候变化的响应将直接决定草原对气候变化反馈的程度。然而,目前对多种同时发生的全球变化因子对土壤微生物交互作用的研究还不够全面,且对于全球变化背景下地上植被和地下微生物相互作用的认识还没有普遍接受的结论。采用独特的土块移植实验模拟全球变暖和降水格局改变,本论文探究了模拟夜间增温和降水变化对三种草原(荒漠草原、典型草原和草甸草原)生态系统土壤微生物群落(细菌、真菌和原生生物)组成和多样性的影响,以揭示不同草地类型土壤微生物对全球变化因子的响应特征,为理解我国北方温带草原生态系统对气候变化的响应和反馈机制提供实验依据和参考。此研究的主要结果如下:(1)夜间增温显著降低了三种草原土壤的固氮酶活性、草甸草原土壤呼吸作用,以及典型草原和草甸草原固氮菌nif H基因丰度。土壤含水量、nif H基因丰度和土壤呼吸作用与土壤温度存在显著的负相关。固氮酶活性、硝化潜势、反硝化潜势、土壤呼吸作用、nif H和nos Z1基因丰度均随着土壤含水量的提高而增加。以上结果表明夜间增温导致的土壤温度升高以及夜间增温和减少降水导致的水分降低强烈影响土壤微生物的功能活性,并可能降低生物固氮作用对草原生态系统氮素的供应。(2)土壤微生物群落多样性表明,细菌、真菌和原生生物群落的α-和β-多样性在三种草原类型中的差异最大。减少降水显著降低细菌和真菌群落系统发育多样性(PD)。夜间增温提高原生生物群落多样性,但对细菌和真菌多样性无影响。在没有夜间增温的荒漠草原和草甸草原中细菌群落多样性与土壤含水量呈显著正相关,三种草原中原生生物群落多样性与土壤含水量正相关,但真菌群落多样性不受土壤含水量的影响。然而,在有夜间增温的荒漠草原和草甸草原中细菌群落多样性对土壤含水量的敏感性增强,真菌群落多样性对土壤含水量的敏感性仅在荒漠草原中增强,而原生生物群落多样性对土壤含水量的敏感性降低。上述结果表明,原生生物多样性比细菌和真菌对减少降水导致的水分变化更敏感,增温会在一定程度上改变水分对微生物多样性的影响,尤其是原生生物。(3)三种草原类型土壤细菌、真菌和原生生物主要类群表明,在没有夜间增温下,荒漠草原细菌中放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度与土壤含水量呈显著负相关关系,真菌中被孢霉门(Mortierellomycota)的相对丰度不受土壤水分的影响,而草甸草原中与原生生物有孔虫类(Rhizaria)的丰度与土壤含水量正相关。夜间增温处理使荒漠草原中放线菌门和被孢霉门对土壤水分的敏感性增强,但草甸草原中的有孔虫类对土壤水分的敏感性降低。利用LEf Se分析发现,三种草原中原生生物群落中对增温敏感的类群相对较多,囊泡虫类(Alveolata)在荒漠草原和草甸草原显著富集,变形虫类(Amoebozoa)在典型草原和草甸草原富集。这些结果表明,夜间增温加剧了细菌和真菌主要类群对干旱胁迫的响应,但缓解了干旱对原生生物的负面影响。(4)土壤微生物网络关系显示,与没有夜间增温的微生物网络相比,夜间增温使荒漠草原和典型草原土壤微生物网络中出现更多的负相关关系,表明,夜间增温使荒漠草原和典型草原的微生物群落网络结构更加稳定。通过结构方程模型分析发现,在夜间增温和减少降水下,真菌的群落多样性与植物地上生物量显著正相关。在夜间增温和增加降水下,细菌群落多样性与植物地上生物量显著正相关。此外,由于原生生物对细菌和真菌的捕食作用,原生生物对草地生态系统中的地上生物量也存在间接的正效应。综上所述,各个草原生态系统中土壤原生生物比细菌和真菌对气候变暖和降水格局改变的响应更敏感。降水变化带来的可利用水分的变化和夜间增温加强的蒸散之间的平衡,将决定未来土壤微生物的变化趋势。这将对微生物群落稳定及其介导的元素循环产生影响,进而导致地上生物量的变化。本研究对理解气候变化对草地生态系统产生的影响具有重要意义,为预测气候变化趋势以及制定适应气候变化的对策提供理论依据。