土壤是陆地生态系统中最大的碳库，约三分之二的陆地碳储存在土壤中，其中约60%为有机碳。土壤有机碳库具有重要的农业及生态功能，也是CO2等温室气体的重要源和汇，针对土壤有机碳周转矿化规律的研究对于从根源上减少土壤温室气体排放、提升土壤地力具有重要意义。土壤有机碳矿化过程受多种因素共同影响，目前多数研究关注于生物因素对土壤有机质矿化的影响，忽视非生物因素作用。本论文综合应用傅里叶红外光谱、高通量测序及网络分析、结构方程模型等研究技术与方法，重点研究影响土壤有机质矿化的重要非生物及生物因素、影响机理及作用过程关键因子。通过向土壤中添加石英砂/高岭土、锰钾矿，重点研究了土壤颗粒组成和氧化性矿物对有机质矿化过程的影响；通过对氯仿熏蒸灭菌土壤进行淋滤及梯度接种培养，研究土壤微生物群落梯度对其有机质矿化影响。主要研究结果如下：
　　(1)向土壤中添加石英砂或高岭土，研究颗粒组成改变对熏蒸、未熏蒸土壤有机质矿化的影响。未熏蒸土壤中，颗粒组成改变对溶解性有机碳及培养期间有机碳矿化速率影响不显著。熏蒸土壤中，添加高岭土显著增加死亡微生物质的吸附，减少溶解性有机碳的产生，降低土壤有机质矿化量，但对培养后期的土壤呼吸速率无显著影响。因而在无外源底物添加或外界扰动的平衡状态下，添加高岭土改变土壤颗粒组成对其有机质矿化速率影响不显著；而在底物供给和微生物需求的非平衡状态下，粘土矿物(高岭土)可通过吸附有机质(包含死亡微生物质)改变其存在形态及微生物可利用性，从而显著减缓有机质矿化。
　　(2)向梯度pH土壤中添加锰钾矿(α-MnO2)，研究其对不同土壤有机质矿化的影响。0.5%(质量比)锰钾矿添加对土壤微生物无毒性，使酸性土壤有机质矿化量升高13%，对中、碱性土壤有机质矿化影响不显著。酸性土壤中α-MnO2可以作为电子受体参与有机质胞外矿化并显著提高其速率，同时产生的Mn(Ⅱ)。中、碱性土壤中α-MnO2氧化能力较弱，但其表面可吸附、缩合含羧基、羟基等官能团的有机质。500mgg-1HgCl2灭菌效率高达90%，但只在碱性灭菌土壤中呈现与氯仿熏蒸灭菌一致的有机质矿化规律；酸、中性土壤经HgCl2灭菌后，死亡微生质可能被吸附而使其微生物利用性降低。
　　(3)通过重复熏蒸过程将土壤有效灭菌，研究灭菌土壤生化特征、溶解性有机质产生与组成特征及两者对有机质矿化的影响。重复熏蒸-培养过程可有效降低土壤微生物量，减少微生物群落多样性，改变微生物群落组成，但并未影响土壤呼吸速率、潜在酶活性及淋滤后期溶解性有机碳的产生速率和有机官能团组成。在淋滤后期，重复熏蒸土壤与新鲜土壤中溶解性有机碳均以稳定、较低(约6-8μgCg-1soil)的速率产生，有机官能团组分相似，主要包含糖类的羟基、羧化物的羧基和脂肪族化合物的烷基。结果表明熏蒸土壤有机质矿化速率不受其微生物量或微生物群落影响，而可能与土壤中溶解性有机碳产生或潜在酶活性相关。
　　(4)对熏蒸灭菌土壤进行梯度接种，研究灭菌土壤微生物群落恢复特征及梯度微生物群落对土壤有机质矿化过程的影响。梯度接种新鲜土壤可以有效促进熏蒸土壤微生物量、活性及群落组成的恢复，且其恢复程度与接种率呈正相关。梯度接种土壤溶解性有机碳与接种率及纲水平核心细菌群落丰度均呈负相关关系，说明接种土壤微生物增殖过程显著消耗土壤溶解性有机碳。熏蒸未接种土壤培养末期溶解性有机碳显著积聚升高，说明微生物作为溶解性有机碳的“汇”促进后者在土壤中的周转。梯度接种并未造成其土壤累计呼吸量与鲜土的显著差异，亦未造成培养后期各处理呼吸速率的显著差异。本试验结果表明熏蒸-梯度接种土壤有机质矿化速率不受土壤微生物量、群落组成的影响，而是取决于土壤微生物可利用、可接触的溶解性有机碳的含量。