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察哈尔火山群（包括黄花沟火山群和乌兰哈达火山群）是蒙古高原南缘全新世唯一有过喷发的火山群，因其火山类型多样、地貌标志清晰、锥体保存尚好、火口基本完整，被誉为研究第四纪地壳深部结构的天然火山“博物馆”，也是探索火山区生物群落演替、生物多样性及其与环境相互作用关系的理想模型。本文选取内蒙古察哈尔火山群为研究区域，广泛收集植物群落和土壤理化形状，并借助扩增子测序技术测定土壤微生物群落多样性；交叉多学科分析方法综合分析火山区植物群落和土壤微生物的群落组成及结构性状，阐明了土壤微生物对多因子火山环境扰动的响应特征。本研究主要结果与结论如下：
1.玛珥式火山区植物群落以蓼属、蒲公英属和委陵菜属为优势植物，而高山（寒）草甸草原的原生植物群落以禾本科和豆科为优势植物。草甸草原区土壤微生物群落丰富度和多样性显著高于玛珥式火山区（P<0.05），且具有更多数量的节点（114vs.74）、边（349vs.291）和模块（10vs.8）。玛珥式火山区环境中，富集钠、钙重吸收代谢相关的微生物以及地衣腐生菌。主坐标分析（PCoA）显示，细菌群落的总变异量明显大于真菌群落（77.19%vs.46.07%）。土壤与植被双因子交互作用影响细菌和真菌核心微生物群之间的协作关系，其贡献率大于单因子。
2）斯通博利式火山区植物群落多样性和物种丰度低于典型草原区，小叶锦鸡儿、草木樨状黄耆和黄芩表现出火山区的适宜性。与斯通博利式火山区相比，典型草原区具有更高的细菌和真菌核心微生物有效富集比（分别为66%vs.34%和59%vs.41%），并且具有更高度模块化的网络（M:0.626vs.0.296）、更简单的网络连接（avgK:4.374vs.8.795;avgCC:0.337vs.0.467）以及更强烈的种间竞争关系（P/N:1.89vs.3.06）。火山区的细菌代谢活动显著改善，并富集了大量的丛枝菌根真菌；共检测出7个微生物群落结构和功能关键类群（包括6个细菌和1个真菌）。土壤速效磷（S_AP）和碳氮比（S_C/N）分别是斯通博利式火山区和典型草原区微生物群落多样性的主要驱动因子。结构方程模型（SEM）显示，同一关键类群的功能因生境而别、且与不同环境变量间的关系不同。
3）晚更新世火山以禾本科、葱属和猪毛菜属等为优势植物，全新世火山以葱属、蒿属、益母草属植物等为优势。全新世火山植物物种丰度、植被丰富度和多样性均显著低于晚更新世火山区（P<0.05）。晚更新世火山土壤的微生物群落α多样性（丰富度、多样性和均匀度）均显著高于全新世火山区（P<0.05），但全新世火山土壤具有更复杂的微生物网络结构。第四纪火山土壤富含与土壤碳、氮和磷的代谢密切相关的微生物类群（Nitrososphaera、Microvirga和Cladosporium等），是生物指示物种和通才簇，其中细菌群落具有更多的生物指示物种（17vs.16）。火山土壤碳、氮和磷的改变驱动植被多样性变化及调控微生物的多功能性。
4）降落堆和溅落堆的植被多样性没有显著差异（P>0.05），细叶葱、展枝唐松草和反枝苋主要分布于降落堆中，而蒲公英、牻牛儿苗、独行菜和繁缕分布于溅落堆中。降落堆中主要植物的株高、冠幅、单株鲜重以及地上生物量均显著高于溅落堆（P<0.05）。降落堆的微生物丰富度显著高于溅落堆（P<0.05），并富集丛枝菌根真菌是土壤真菌群落网络中的关键类群。溅落堆富含糖类和氨基酸代谢的微生物（P<0.05），且具有更复杂的种间关系。12个真菌核心群（降落堆和溅落堆分别含10个和2个）是微生物共现网络中的关键类群。地上植物生物量和土壤水分显著影响这两种火山锥体生态系统中的土壤微生物群落，而α多样性是微生物多功能性的最大积极贡献者（λ=0.786，P<0.001）。
综上，察哈尔火山群的不同发育类型及年代序列的火山与周边草原区的植物群落、土壤微生物群落的多样性及其相互作用关系存在显著差异，火山活动改变了土壤基质驱动植物多样性变化和调控微生物的多功能性。本文研究为深入探索第四纪火山群的生物群落演变规律及火山活动对草原生态系统的影响机制奠定了基础。
1.玛珥式火山区植物群落以蓼属、蒲公英属和委陵菜属为优势植物，而高山（寒）草甸草原的原生植物群落以禾本科和豆科为优势植物。草甸草原区土壤微生物群落丰富度和多样性显著高于玛珥式火山区（P<0.05），且具有更多数量的节点（114vs.74）、边（349vs.291）和模块（10vs.8）。玛珥式火山区环境中，富集钠、钙重吸收代谢相关的微生物以及地衣腐生菌。主坐标分析（PCoA）显示，细菌群落的总变异量明显大于真菌群落（77.19%vs.46.07%）。土壤与植被双因子交互作用影响细菌和真菌核心微生物群之间的协作关系，其贡献率大于单因子。
2）斯通博利式火山区植物群落多样性和物种丰度低于典型草原区，小叶锦鸡儿、草木樨状黄耆和黄芩表现出火山区的适宜性。与斯通博利式火山区相比，典型草原区具有更高的细菌和真菌核心微生物有效富集比（分别为66%vs.34%和59%vs.41%），并且具有更高度模块化的网络（M:0.626vs.0.296）、更简单的网络连接（avgK:4.374vs.8.795;avgCC:0.337vs.0.467）以及更强烈的种间竞争关系（P/N:1.89vs.3.06）。火山区的细菌代谢活动显著改善，并富集了大量的丛枝菌根真菌；共检测出7个微生物群落结构和功能关键类群（包括6个细菌和1个真菌）。土壤速效磷（S_AP）和碳氮比（S_C/N）分别是斯通博利式火山区和典型草原区微生物群落多样性的主要驱动因子。结构方程模型（SEM）显示，同一关键类群的功能因生境而别、且与不同环境变量间的关系不同。
3）晚更新世火山以禾本科、葱属和猪毛菜属等为优势植物，全新世火山以葱属、蒿属、益母草属植物等为优势。全新世火山植物物种丰度、植被丰富度和多样性均显著低于晚更新世火山区（P<0.05）。晚更新世火山土壤的微生物群落α多样性（丰富度、多样性和均匀度）均显著高于全新世火山区（P<0.05），但全新世火山土壤具有更复杂的微生物网络结构。第四纪火山土壤富含与土壤碳、氮和磷的代谢密切相关的微生物类群（Nitrososphaera、Microvirga和Cladosporium等），是生物指示物种和通才簇，其中细菌群落具有更多的生物指示物种（17vs.16）。火山土壤碳、氮和磷的改变驱动植被多样性变化及调控微生物的多功能性。
4）降落堆和溅落堆的植被多样性没有显著差异（P>0.05），细叶葱、展枝唐松草和反枝苋主要分布于降落堆中，而蒲公英、牻牛儿苗、独行菜和繁缕分布于溅落堆中。降落堆中主要植物的株高、冠幅、单株鲜重以及地上生物量均显著高于溅落堆（P<0.05）。降落堆的微生物丰富度显著高于溅落堆（P<0.05），并富集丛枝菌根真菌是土壤真菌群落网络中的关键类群。溅落堆富含糖类和氨基酸代谢的微生物（P<0.05），且具有更复杂的种间关系。12个真菌核心群（降落堆和溅落堆分别含10个和2个）是微生物共现网络中的关键类群。地上植物生物量和土壤水分显著影响这两种火山锥体生态系统中的土壤微生物群落，而α多样性是微生物多功能性的最大积极贡献者（λ=0.786，P<0.001）。
综上，察哈尔火山群的不同发育类型及年代序列的火山与周边草原区的植物群落、土壤微生物群落的多样性及其相互作用关系存在显著差异，火山活动改变了土壤基质驱动植物多样性变化和调控微生物的多功能性。本文研究为深入探索第四纪火山群的生物群落演变规律及火山活动对草原生态系统的影响机制奠定了基础。