中国亚热带土壤的农业生产潜力大、土地利用类型多样。近30余年来,亚热带地区土地利用变化所带来的生态、环境效应受到广泛关注,但与土壤物理、化学和生物性状紧密相关的土壤肥力质量对土地利用变化如何响应仍有待系统、深入研究。由此,选取湘东(大围山)、湘西(小溪)红壤丘陵区土地利用史清晰的当地典型土地利用方式(天然林以及由此转变而来的人工林、板栗园、坡耕地和水田)作为研究对象,采用自制土钻按20 cm深度分层采集1 m深土壤剖面的土壤样品,室内分析土壤物理、化学和生物性质,研究土地利用变化对花岗岩红壤和板、页岩红壤性质的影响;分别采用磷脂脂肪酸(PLFA)图谱法和高通量基因测序技术,研究土地利用变化对花岗岩红壤和板、页岩红壤微生物群落组成的影响。在此基础上,综合运用主成分分析土壤物理、化学和生物指标,构建红壤肥力质量评价的最小数据集,评价区域土地利用变化后土壤肥力和质量的动态演变规律。本研究旨在为亚热带丘陵区红壤资源的合理利用和土地利用方式科学调整提供基础数据和科学依据。通过上述研究,结果表明:(1)土地利用变化未对红壤质地产生显著影响,但促进土壤中大的水稳性团聚体向小的水稳性团聚体的转化。在土壤剖面上,底土层pH总体呈升高趋势。湘西小溪板、页岩红壤pH升幅(0.2～2.3)高于湘东大围山花岗岩红壤pH升幅(0.3～1.3)。土地利用变化后,土壤有机质、全氮含量整体呈现下降趋势,降幅介于6%～76%和6%～69%,但土壤有效磷含量整体升高0.3～52倍。较之土壤全量养分(SI介于-0.8～19.9),有效态养分含量(SI介于-0.8～51.8)对土地利用变化的响应更为敏感,响应的方向甚至相反。与表土相比,红壤底土有效态养分含量对土地利用变化的响应更敏感。不能简单地将不同土地利用方式浅层表土养分的研究结论外推到深层底土,应重视土地利用变化引起的底土养分的演变趋势。(2)天然林转变为其他土地利用方式后,底土脲酶活性降低16%～98%,花岗岩红壤蔗糖酶活性整体呈现升高的趋势(升幅介于5%～531%);与此相反的是,板、页岩红壤蔗糖酶活性整体降低14%～97%。板、页岩红壤微生物基因测序表明,天然林转变为坡耕地和水田后提高了土壤细菌群落的丰富度和多样性,但改为杉木人工林后,土壤细菌群落的丰富度和多样性却有所降低。土地利用变化后,土壤PLFA绝对含量增加,细菌在3大微生物总数中所占比例介于72%～87%,其次是真菌,以放线菌和原生动物最低。天然林转变后,花岗岩红壤表层微生物群落种类及微生物种的优势增加,20-40 cm土层土壤微生物群落中最常见种的多样性降低,微生物种变化度和差异度增加。而板、页岩红壤表土层微生物群落种类减少但微生物种分布的均匀度增加;20-40cm土层微生物群落多样性降低。(3)通过综合分析0～20 cm表土的物理(8项)、化学(14项)和生物(13项)性质共计35项指标,应用主成分分析法,构建土壤肥力质量评价的最小数据集,计算土壤综合肥力质量指数。结果表明,湘东不同土地利用方式土壤肥力质量评价的最小数据集包括:粉、黏粒含量、0.25～0.053 mm的团聚体、容重、全磷、有效磷、交换性钙、镁、有效态铜、蔗糖酶活性、细菌、真菌、革兰氏阳性菌和PLFA总量。湘西不同土地利用方式土壤肥力质量评价的最小数据集包括:砂粒、容重、pH、有效态铁、有效态铜、全氮、全钾、交换性钙、镁、脲酶活性、细菌、真菌、放线菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、丛枝真菌、原生动物和PLFA总量。土地利用变化后,土壤肥力质量整体呈现下降趋势。针对亚热带丘陵区红壤的不同土地利用方式下,综合的土壤肥力质量指数比单一因子能更好反映土壤肥力质量特征。