亚洲东部的亚热带森林是巨大的碳汇,在调控区域碳收支上起着重要的作用。在气候变暖背景下,该地区在未来可能面临更频繁和严峻的干旱威胁,然而关于干旱将会如何影响亚热带森林土壤碳循环及相关微生物过程还尚不清楚。本研究以中国东部亚热带常绿阔叶林为研究对象,以历经五年的控制降雨的干旱样地为实验平台,通过测定土壤理化性质和土壤酶活性,结合基于16S rRNA基因的高通量扩增子测序技术,综合研究了极端干旱对土壤团聚体结构稳定性、有机碳组成和含量、土壤细菌群落结构和功能的影响,从而揭示土壤有机碳及其组分对极端干旱的响应和潜在的微生物生态学机制。主要研究结果如下:(1)极端干旱处理改变了土壤团聚体分布,降低了土壤大团聚体稳定性和对碳的保护能力。干旱使得大团聚体向微团聚体转变,相较于对照处理,>2 mm团聚体损失了三分之一,并使<0.25 mm团聚体的比例增加近两倍,土壤平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)也显著下降。此外,干旱处理显著降低了9月和12月土壤>2 mm团聚体中总碳、总氮和难水解碳含量,表明长期干旱破坏了土壤结构稳定性,并降低土壤固定和储存有机碳的能力。(2)不同细菌门对干旱胁迫有不同的响应,总体表现为由快速生长的革兰氏阴性细菌向慢速增长的革兰氏阳性细菌转变。亚热带森林土壤中主要的细菌门类为酸杆菌(Acidobacteria)、变形菌(Proteobacteria)和放线菌(Actinobacteria)。与对照相比,干旱处理显著增加了土壤放线菌(Actinobacteria)的相对丰度,但降低了变形菌(Proteobacteria)的相对丰度。(3)干旱显著影响土壤细菌群落的结构和功能,从而改变土壤微生物介导的碳转化机制。干旱处理中,不同采样时间下的土壤细菌群落结构显著区别于对照处理,主要是受到干旱引起的底物减少的间接影响,且群落多样性和土壤水解酶活性显著下降,表明干旱降低了森林土壤有机质的分解速率。但干旱显著增加了与稳定碳分解有关的土壤总潜在过氧化物酶(PER)活性,该酶与显著增加的放线菌(Actinobacteria)显著相关,表明土壤细菌群落的结构和功能可能向稳定碳分解的方向转变。(4)土壤细菌群落多样性、群落结构和土壤酶活性的时间变异显著(季节变化)大于干旱处理的效应。土壤细菌群落多样性表现出夏低冬高的趋势,易分解有机质降解酶(CBH、βG和AP)和复杂有机质降解酶(NAG和PER)在不同季节交替起主导作用。而土壤总碳、总氮、难水解碳和碳氮比是影响土壤细菌群落最主要的因素,说明植物物候引起的土壤养分有效性变化是驱动森林土壤细菌群落结构和功能表现出季节性变化的关键因素。综上所述,极端干旱可能导致森林土壤碳库稳定性下降,干旱不仅会通过大团聚体分解和改变其化学特征降低森林土壤有机碳库稳定性,还会使细菌群落的组成和功能向稳定碳转化的方向转变。这项研究强调了微生物在介导土壤碳转化过程的重要性,有助于我们更好地预测森林生态系统或区域碳循环对未来气候或环境变化的响应。