土壤微生物群落组成及活性变化是衡量土壤质量、维持土壤肥力和作物生产力的重要指标，可以敏感地指示气候和土壤环境条件的变化，土壤微生物种群的改变可以作为有机质变化的早期指标。本研究的主要目的是分析参与土壤碳转化功能的微生物群落对水热条件变化的响应，以及施肥和作物在土壤微生物变化中的贡献，并对土壤微生物群落代谢指纹与环境因素的关系有更深入的理解。本文选择位于我国东部3个不同气候带(温带、暖温带、中亚热带)的农业生态试验站(海伦站、封丘站、鹰潭站)，设置水热变化梯度下的土壤置换试验，从好气性纤维素分解菌入手，研究了土壤条件和环境因素对纤维素分解菌数量的影响；利用Biolog方法，研究了水热因子和施肥对单作玉米的黑土、红壤和潮土中微生物群落碳源代谢特征的影响。　　 置换试验的结果表明，玉米的不同生育期，3种土壤中纤维素分解菌数量的顺序均是：抽雄期＞收获后＞播种期；同一站点，玉米的各生育期，不同土壤纤维素分解菌数量的顺序为：黑土＞潮土＞红壤；施用NPK肥提高了土壤中纤维素分解菌的数量，土壤好气性纤维素分解菌数量与有机质、全氮、全磷、全钾、含水量和pH值呈极显著正相关。　　 在玉米抽雄期，施肥处理(NPK)黑土中AWCD(average well colordevelopmen)值大小顺序为：鹰潭站(中亚热带)＞海伦站(温带)＞封丘站(暖温带)，不施肥(CK)处理为：鹰潭站(中亚热带)＞封丘站(暖温带)＞海伦站(温带)。说明不施肥时黑土中微生物代谢活性随月均温度的提高而增加，而施肥和降水影响了温度对黑土中微生物代谢活性的作用。黑土中微生物群落代谢特征在海伦站(温带)和封丘站(暖温带)之间变化较小，而在鹰潭站(中亚热带)黑土中微生物群落的代谢指纹发生明显改变。气候条件变化导致的黑土中微生物代谢碳源的分异主要表现在：α-丁酮酸、腐胺、D,L-α-甘油、L-苏氨酸；而施肥导致的黑土中微生物代谢碳源的分异主要表现为：β-甲基-D-葡萄糖苷、葡萄糖-1-磷酸盐和丙酮酸甲脂。　　 施肥处理(NPK)红壤中AWCD值大小顺序为：封丘＞海伦＞鹰潭，不施肥(CK)处理为：封丘＞鹰潭＞海伦，不同水热条件下，施肥处理的红壤中微生物群落代谢指纹变化较小，但不施肥处理出现显著变化；对碳源利用主成分起分异作用的主要是碳水化合物和羧酸类物质及3种含氮化合物(L-苯基丙氨酸、L-天冬酰氨酸和苯乙基胺)。　　 施肥处理，不同水热条件下潮土中微生物利用单一碳源的能力的大小顺序为：鹰潭＞封丘＞海伦，不施肥处理顺序为：封丘＞海伦＞鹰潭；施肥处理，封丘潮土与鹰潭潮土中微生物群落碳源代谢特征相似，与海伦潮土差异明显，起分异作用的主要碳源为：D-纤维二糖、肝糖、D-葡萄胺酸、丙酮酸甲酯和D-半乳糖内酯，不施肥处理，封丘潮土与海伦潮土中微生物群落碳源代谢特征比较接近，鹰潭潮土发生大幅度漂移，导致这种差异的含氮化合物为：L-精氨酸、N-乙酰基-D-葡萄胺和腐胺。　　 抽雄期，均衡施用NPK肥提高了黑土、红壤和潮土中微生物群落碳源代谢的总体活性(AWCD值)。　　 玉米收获后，红壤中微生物AWCD值和各种功能多样性指数明显低于黑土和潮土；黑土中微生物AWCD值和功能多样性指数对氨态氮、硝态氮、温度和降水的变化反映敏感；潮土AWCD值与有机质、全钾呈显著正相关性；全氮、pH值的增加有利于提高红壤中微生物AWCD值和功能多样性指数。