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本论文依托中科院内蒙古多伦恢复生态学实验示范研究站野外长期水肥添加实验平台,研究了连续9年水和氮、磷肥添加对土壤理化性质、土壤微生物区系组成、土壤微生物量和土壤酶活性的影响,以及土壤微生物群落结构、功能、环境因子在降水格局改变、氮沉降和养分添加条件下的协同变化关系。结果表明：水分和养分添加显著改变了土壤理化性质：随施氮量增加,土壤速效氮含量明显升高,土壤pH值显著降低。加氮10或15gkg-1m-2yr-1显著抑制微生物生长,导致土壤微生物生物量和土壤呼吸速率下降。增加降水土壤硝态氮含量显著降低,土壤微生物生物量和土壤呼吸速率显著增加。对土壤酶活性的研究表明,加氮增加了土壤纤维素酶和p-N-乙酰基葡糖苷酶(NAG)活性,但降低了土壤p-葡糖苷酶(BG)和蛋白酶活性；增水处理降低了纤维素酶活性,增加了β-葡糖苷酶活性,加磷降低了土壤磷酸单脂酶活性,但增加了p-葡糖苷酶活性。基于16S-rDNA-DGGE的分析表明,加氮和增水显著改变了土壤细菌群落组成。增水显著提高了土壤细菌的丰富度指数(R)、香侬-维纳指数(H’)和均匀度指数(J)；单独加氮处理对土壤细菌α-多样性指数无显著影响。采用PLFA对微生物群落结构的分析结果表明,加氮降低了土壤真菌的相对丰度,增加了细菌相对丰度,土壤真菌细菌比降低；增水显著增加了土壤真菌、丛枝菌根真菌和厌氧菌的相对丰度；加磷降低了土壤丛枝菌根真菌的相对丰度,增加了土壤放线菌的相对丰度。微生物群落结构的冗余分析表明,在水肥添加条件下,土壤pH、微生物生物量和土壤呼吸是土壤微生物群落变化的主要驱动因子；同时,土壤速效氮和水溶性有机碳也对土壤微生物群落结构具有一定的影响。采用Mantel test分析了土壤理化性质与微生物群落功能及微生物群落结构间相互关系。结果表明,微生物功能和群落结构在环境变化条件下具有协同变化关系。土壤细菌与NAG活性呈现显著正相关,真菌与BG活性呈现显著正相关。本研究结果将为预测全球气候变化背景下温带草地生态系统生物多样性格局和功能稳定性提供科学依据。对于我国北方退化草地生态系统,通过适当的水肥调控措施,可加快草地植被恢复,改善生态系统服务功能。