土壤微生物是农业生态系统的重要组成部分,影响着农业生态系统的众多过程,如养分循环和土壤的形成等,对农业生态系统的生产力有着重要的影响。然而目前关于农田微生物群落变化对植物生产力影响的研究鲜见报道。本研究通过对土壤灭菌和再接种的方法,对来自不同地区不同理化性质的典型农业土壤及其微生物群落进行组合,探索土壤微生物群落的变化对我国典型农田的养分循环及植物生产力的影响。研究结果如下：1.本研究采用公主岭的灭菌黑土作为研究材料,选取未灭菌公主岭黑土以及德州的潮土、石河子的灰漠土、祁阳的红壤作为菌种进行相互接种培育后,进行玉米盆栽试验,研究发现接种黑土微生物处理各有效养分含量(除铵态氮外)达到最高的值,其次为接种潮土的处理,而在接种灰漠土和红壤微生物处理中最低。与土壤生物化学过程密切相关的土壤β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)和酸性磷酸酶(AP)活性在接种红壤中最高,其中土壤βG活性显著高于接种黑土和灰漠土的处理,且接种潮土的处理亦显著高于接种黑土的处理；AP活性显著高于其它接种处理,且各处理间都存在显著差异；而各处理间土壤多酚氧化酶(PhOX)活性无显著差异。微生物群落结构分析表明,土壤微生物多样性指标(香农指数、辛普森指数)在接种黑土处理中达到最高值,分别为2.03、0.83,而在接种潮土的处理中最低；接种黑土和潮土的处理微生物群落结构较相似,其它各处理间的群落结构都具有较大的差异性。黑土条件下接种不同土壤对植物生产力有显著影响,其中植株生物量在接种灰漠土和红壤的处理中显著高于接种黑土和潮土的处理。本研究对盆栽试验的各项指标进行相关性分析,结果表明植物生物量与土壤有效养分(除有效磷)呈显著负相关,而与土壤各酶活性无显著相关性；与土壤中Cytophagia种群有较高的正相关,而与Thermoleophilia、Chloracidobacteria和Acidobacteria种群有较高的负相关。2.采用石河子的灭菌灰漠土作为研究材料,选取上述未灭菌的四种土壤作为菌种进行接种试验。研究发现接种黑土的处理土壤理化性质(含水量、硝态氮、有效磷和可溶性有机氮)仍表现出相对较高的值,其中各处理铵态氮和可溶性有机碳含量无显著差异；而接种黑土和潮土的含水量显著高于其它处理；硝态氮与可溶性有机碳之间表现出相似的趋势,接种黑土的处理仅显著高于接种红壤的处理；土壤有效磷含量在接种黑土的处理中显著高于灰漠土和潮土中。接种红壤中土壤β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)、L-亮氨酸氨肽酶(LAP)和酸性磷酸酶(AP)活性亦最高,其中土壤βG活性仅显著高于接种潮土的处理；LAP和AP活性显著高于其它三种接种处理,这3个处理间只有接种灰漠土的LAP活性显著高于接种黑土的处理；而土壤多酚氧化酶(PhOX)活性在接种潮土的处理中最高,且显著高于其它接种处理,其它处理间无显著差异。微生物群落结构分析表明,土壤微生物多样性指标(香农指数、辛普森指数)在接种灰漠土的处理中达到最高值,分别为2.07、0.84,具体趋势为灰漠土>红壤>黑土>潮土；且黑土和潮土处理中微生物群落结构亦较为类似。灰漠土条件下接种不同土壤对植物生产力有显著影响,其中植株生物量在接种灰漠土和红壤的处理中亦显著高于接种黑土和潮土的处理。本研究各指标相关性分析表明,植物的生物量与含水量、有效磷、β-1,4-葡糖苷酶以及多酚氧化酶等指标呈显著负相关；与土壤中微生物中的Sva0725、Sphingobacteriia、Acidobacteria、Saprospirae等种群有较高的正相关,而Gammaproteobacteria、Chloracidobacteriad等群落有较高的负相关。3.以祁阳的灭菌红壤作为研究材料,上述未灭菌四种土壤作为菌种进行接种操作实验。研究表明各接种处理的土壤有效养分仅铵态氮和有效磷之间存在显著差异,其中接种黑土的土壤铵态氮含量显著高于接种灰漠土和红壤的处理,而接种潮土和灰漠土的有效磷含量显著高于其它两种接种处理。各处理间仅L-亮氨酸氨肽酶(LAP)和酸性磷酸酶(AP)活性存在显著差异,其中接种黑土的LAP活性显著低于其它接种处理,而接种黑土的AP活性仅显著高于接种灰漠土的处理。各接种处理细菌多样性指数存在差异性,香农指数在接种灰漠土和红壤的处理中相对较高,而辛普森指数在接种黑土和灰漠土的处理中较高,且得出仅接种红壤和潮土的群落结构较相似。接种处理对植物的生物量存在显著影响,接种灰漠土处理植物生物量显著升高,而接种红壤虽无显著差异,仍有增加的趋势。本研究各指标相关性分析表明,植物的生物量仅与铵态氮、硝态氮含量存在一定相关性；而与土壤中Acidobacteria、Rubrobacteria等种群有较高的正相关,与土壤Alphaproteobacteria、 Bacilli等种群有较高的负相关。综上所述,土壤微生物结构组成不但能敏感的反应出土壤肥力水平,对植物的生产力也存在显著的影响。本研究结果显示3个地区不同类型灭菌土壤(黑土、灰漠土和红壤)在接种灰漠土和红壤的处理中,植物生产力较高；且各处理中仅灰漠土类型的土壤在接种灰漠土自身微生物群落结构时,植物生产力能达到最高值。本研究清晰表明,在不治病的情况下,土壤微生物群落对作物的生长具有显著影响,其影响程度在本实验条件下甚至可与土壤样品含量的影响媲美。因此,深入阐明农田土壤微生物影响作物生长的机制将具有非常重要的意义。