施肥是农业生产中提高土壤肥力、增加作物产量的主要途径，但是随着农业生产的不断发展，化肥的投入量越来越多，在提高农业生产力的同时，也带来了严重的环境问题，如土壤退化、环境污染等。土壤微生物在土壤生态系统中扮演者重要的角色，是土壤养分循环的驱动着，与土壤健康、作物生长息息相关，研究不同施肥对于土壤微生物的影响，寻找施肥——微生物群落——生态系统功能间的关系，可以为我们探寻环境友好、可持续的科学合理农业生产实践提供科学依据。本研究通过现代的分子生物学技术，对长期不同施肥措施下砂姜黑土微生物群落和功能的变化做了系统的研究，阐明了不同施肥措施对土壤主要微生物群落和功能的影响，解释了主要微生物群落的变化规律，主要结果如下:　　砂姜黑土优势细菌类群为放线菌、酸杆菌、alph-变形菌和beta-变形菌。长期单施化肥引起了砂姜黑土细菌群落的显著改变，并导致了多样性的显著降低;化肥和粪肥（猪粪、牛粪）的配施对细菌群落影响较小并有利于多样性的保持，而化肥和秸秆的配施并没有缓解单施化肥对细菌群落结构的影响和多样性的丢失。不同施肥处理引起的土壤pH的变化与细菌群落的变化显著相关，单施化肥引起的土壤酸化可能是导致土壤细菌群落结构改变和多样性丢失的主要因素，在施用化肥的基础上添加秸秆并没有缓解单施化肥导致的土壤酸化问题，反而有加重土壤酸化的趋势，而化肥和粪肥的混合施用可以显著缓解单施化肥造成的土壤酸化问题，从而有利于细菌群落的保持，而且牛粪的效果要好于猪粪。　　子囊菌是砂姜黑土中主要的真菌类群。单施化肥对土壤真菌群落的影响较小，在施用化肥的基础上添加有机物会引起土壤真菌群落的显著改变，不施肥的对照处理的真菌多样性最低，施用化肥利于真菌多样性的保持，而有机物的添加会进一步提高真菌的多样性，其中添加猪粪处理的多样性要高于秸秆和牛粪。真菌群落根据添加有机物种类的不同而呈现显著的分异，外源添加的有机物种类可能是影响砂姜黑土真菌群落结构和多样性的最主要的因素。不施肥的对照处理和单施化肥的处理中发现了较多的致病真菌，而添加有机物的处理中致病真菌较少，且有益真菌的比例升高，这意味着不施肥和单施化肥处理中的作物有较高的患病风险，添加有机物更利于保持土壤的健康。　　粪肥中含有多种细菌和真菌，而且有的种类没有在土壤中检测到;粪肥中的细菌和真菌随着肥料施用而进入土壤，可能会对土壤细菌和真菌群落产生一定的影响，而且猪粪的影响可能大于牛粪，但这种外源微生物的输入对土壤细菌和真菌的整体影响较小。　　通过定量PCR的方法，比较了各处理固氮基因（nifH）、氨氧化基因（amoA）和反硝化基因(nirS、nirK和nosZ)丰度的变化，结果显示单施化肥显著提高了nirK，nosZ和细菌amoA基因的丰度，但降低了古菌amoA基因丰度，对nifH和nirS基因丰度没有显著的影响;与单施化肥处理相比，化肥和粪肥的配施提高了所有检测基因的丰度，但化肥和秸秆的配施影响较小。分析发现amoA基因丰度的变化是处理间功能基因丰度差异的主要贡献者，其相较于固氮基因和反硝化过程功能基因对于施肥的响应更为敏感。454高通量测序揭示施肥处理导致了AOA和AOB群落的显著改变，但AOA和AOB对施肥处理的响应不同:NPK和NPK+秸秆处理降低了AOA的丰度和多样性，粪肥的施用利于AOA丰度和多样性的保持，但所有施肥处理都提高了AOB的丰度和多样性。AOA、AOB与土壤性质的相互关系也不相同:AOA群落与土壤pH、NH4+-N含量显著相关，而AOB群落则与TN、DON、DOC和NO3--N显著相关。　　宏基因组结果显示砂姜黑土中细菌最多，其次为真核生物，还检测到一些古菌和病毒。与不施肥的对照处理相比，NPK和NPK+高量秸秆对砂姜黑土微生物群落影响较大，而化肥和粪肥配施的影响较小。所有施肥处理的物种多样性都高于对照处理，但是只有化肥和粪肥的配施显著提高了土壤微生物的功能多样性，NPK和NPK+秸秆处理与不施肥处理的功能基因丰富度相似。施肥改变了砂姜黑土微生物碳氮代谢过程。施肥削弱了微生物碳水化合物代谢功能在整体系统功能中的相对丰度，有机物的加入更强化了这种作用。单施化肥降低了生物固氮相关的功能基因的相对丰度，粪肥（尤其是牛粪）的添加可以一定程度上缓解这种作用，而秸秆的添加则可能进一步降低了土壤的生物固氮能力;施肥增强了土壤微生物N2O的合成通路，但化肥和粪肥配施中亚硝化应激的功能基因相对丰度显著低于单施化肥处理，这意味着化肥和粪肥的配施可能比单施化肥具有较低的N2O排放潜力。微生物物种多样性和功能多样性存在显著的正相关关系，同时，作物产量与微生物物种多样性和功能多样性也显著正相关。化肥和粪肥的配施不但利于改善砂姜黑土土壤肥力，而且利于微生物物种多样性和功能多样性的保持;同时暗示了微生物物种多样性对生态功能保持的重要性，而且化肥和粪肥的配施可能更有利于土壤健康和土壤微生态的稳定，对环境影响可能也更小，与单施化肥和化肥与秸秆的配施相比，是一种更为友好的农业施肥措施。