青藏高原高寒草甸生态系统是全球气候变化下的敏感系统,理解其土壤微生物群落和生态功能的关系对于预测生态系统在全球环境变化下的影响及有效进行生态系统管理均具有重要价值。本研究结合野外长期施肥干扰影响和室内短期的土壤接种悬液稀释法构建具有不同多样性梯度的微生物群落,探究施肥管理措施、土壤微生物多样性、土壤资源与土壤生态系统功能(如植物生产力和凋落物分解)之间的关系。主要研究结果表明:1)连续稀释法构建土壤微生物群落的实验中,培养8个月稳定群落后,伴随稀释梯度的增加(即多样性水平下降),无论施肥与否,土壤酸碱度(pH),土壤可溶性有机碳(DOC)土壤铵态氮(NH4+-N)含量升高,而土壤电导率(EC),可溶性有机氮(DON)和土壤硝态氮(NO3--N)含量降低,这与土壤中微生物多样性和丰富度显著下降有关。通过对微生物群落不同多样性水平(细菌基因型多样性-16S rRNA基因,表型多样性-磷脂脂肪酸(PLFA),功能型多样性-微生物碳源利用)研究发现,随着稀释梯度的增加,微生物基因型多样性,表型多样性和功能多样性总体下降。施肥处理有增加基因多样性,降低表型多样性和功能多样性的趋势。土壤累计二氧化碳(CO2)释放量(代表土壤有机碳的矿化),无论施肥与否,随着稀释梯度的增加逐渐下降。从PCA分析看,参与土壤碳氮磷循环的酶活性和BiologEco单一碳源利用的结果表明,高稀释梯度水平下(10-7和10-8g/g)土壤功能发生较大的改变。土壤有机碳矿化、酶活性和微生物碳源利用的结果说明土壤微生物多样性显著影响有机物分解过程等重要的土壤生态功能。2)土壤微生物多样性与植物(以垂穗披肩草ElymusnutansGriseb代表该地的优势种)生产力关系的结果表明,施肥处理下微生物多样性与植物总生物量(R2 = 0.96,P<0.01)、植物总吸氮量(R2 = 0.96,P<0.05)、植物总吸钾量(R2 = 0.87,P<0.05)和未施肥处理下茎叶生物量(R2 = 0.95,P<0.01)呈正相关,即随着微生物多样性的下降,植物生物量和养分吸收量逐渐下降;未施肥处理下,微生物多样性与根系生物量(R2 = 0.95,P<0.01)、植物总吸氮量(R2 = 0.96,P<0.05)、茎叶吸氮量(R2 = 0.96,P<0.05)、根系吸钾量(R2 = 0.89,P<0.01)呈单峰关系,即随着微生物多样性的下降,植物生物量和养分吸收量先升高后下降。说明微生物多样性与植物生物量和养分的关系是互相依赖的,但受生物竞争和生境资源状况的影响表现不同。RDA分析显示,未施肥处理下,植物与微生物之间的竞争程度的可能增加可以导致高多样性土壤内养分有效性降低,但是微生物对的分解作用促进土壤可溶性有机氮提高,可能部分补偿了有效养分对植物生长的限制。3)微生物多样性与有机物分解功能稳定性关系的结果表明:热胁迫显著增加土壤DOC和DON(P<0.01)。随着微生物多样性的降低,施肥和未施肥处理下的DOC和施肥处理下的DON增加(P<0.01)。微生物多样性和热胁迫对细菌和真菌的多样性产生显著影响(P<0.01)。随着微生物多样性的下降,细菌多样性呈下降趋势,尤其在高微生物多样性水平下,热胁迫显著降低细菌多样性;真菌多样性存在一定的波动,但在低微生物多样性水平中热胁迫显著降低土壤中真菌多样性(P<0.01)。加热处理显著降低了土壤累计碳矿化,同时,随着微生物多样性的降低,土壤累计碳矿化显著下降。PCA结果表明热胁迫后土壤酶活性的差异主要由微生物多样性决定,说明高多样性水平下的微生物在维持土壤生态功能稳定性中发挥重要作用。综上所述,连续稀释法总体降低微生物多样性,改变土壤微生物群落结构,同时也显著影响土壤资源和生态系统功能。土壤微生物多样性与如植物生产力和凋落物分解联系密切,微生物多样性在维持生态系统功能中具有重要作用。