东北山樱(Cerasus sachalinensis Kom,)原产于我国东北地区,在大连、秦皇岛等冷凉地区广泛用作甜樱桃砧木,但其根系对环境条件十分敏感,嫁接甜樱桃植株进入结果盛期后,土壤管理不当极易引起根际微生态环境恶化,诱发根系功能迅速衰减而导致树势衰弱、甚至造成死树,给生产带来重大损失。然而,我国樱桃园土壤有机碳(SOC)含量普遍较低、缓冲性能低下,基础肥力差,土壤中碳源的有效性是制约微生物区系及功能的主导因子,本试验着眼于东北山樱根际碳代谢过程中的微生物作用机制,结合根系功能的敏感指标——根系呼吸代谢的检测,明确东北山樱根系呼吸代谢对土壤碳底物、微生物状况的响应情况,解读作为土壤中碳源物质的构成者同时又是其分解、转化过程的推动者的微生物在根际物质转化与能量循环过程中所扮演的角色,为探讨定向调控樱桃根域土壤碳水平,建立促进植株生长和发育的土壤管理措施提供依据。研究结果如下：1.通过土壤灭菌、樱桃根际接种优势促生细菌和生物菌剂试验,表明灭菌显著降低了土壤微生物生物量碳(MBC)含量,接种根际促生细菌和接种菌剂对MBC含量产生不同影响。根系呼吸代谢相关的基础生化途径和关键酶活性发生变化,最终导致东北山樱植株生长量的变化。与接种促生细菌和生物菌剂相比,土壤灭菌处理对植株生长量产生的影响更显著,显著增加了东北山樱株高、叶片数、叶面积等生长指标。室内培养试验证明,土壤灭菌、接种促生细菌和添加根系分泌物均能改变细菌群落结构,且随时间变化而变化。9月时,土壤MBC含量、SOC含量和细菌群落丰富度均有大幅提升。2.通过向樱桃根域土壤外源添加葡萄糖、淀粉和纤维素三种不同结构的碳源试验,结果表明外源碳处理对土壤MBC为代表的不稳定态碳和SOC为代表的稳定态碳均有显著影响。微生物优先利用容易利用的碳源,对于不能直接利用的碳源则先分解再利用。外源纤维素处理短期内提高了樱桃根域土壤纤维素酶的活性,而淀粉处理提高了土壤淀粉酶活性。外源碳处理明显改变了土壤微生物群落组成,整体提升了土壤微生物活性,但具有明显的时间效应,在处理后第15d根域土壤微生物群落代谢活性最强,随着时间的推移,土壤酶活性及微生物群落功能都趋向于回复原来的水平。葡萄糖处理显著增加了樱桃根系总呼吸速率和根系活力；淀粉处理显著增加了樱桃根系活力,对根系总呼吸速率无显著影响；而纤维素处理显著提高了根系总呼吸速率,降低了樱桃根系活力。3.通过向樱桃根域土壤添加不同量的葡萄糖试验,发现处理后3-7d土壤MBC含量和呼吸速率随添加碳量的增加而上升,后下降至处理前水平。添加相当于1倍的MBC和5倍MBC的葡萄糖的处理SOC含量分别在第7d和第15d下降,MBC含量、土壤呼吸和SOC含量变化可以证明激发效应的发生。对不同处理的东北山樱根域土壤进行高通量测序分析,发现葡萄糖的添加量直接影响了土壤中的细菌群落分布,这种影响体现在了细菌的不同分类水平上。添加碳量为10%的MBC时细菌在种的水平上变化较大；添加碳量为1倍的MBC时细菌在属和种的水平上变化较大；添加碳量为5倍的MBC时细菌在门、属、种水平上均有较大变化,即添加的碳量越大,对细菌群落的影响越广泛。对应微生物群落结构变化和各土壤碳库变化可以得出添加易利用碳源葡萄糖后,造成土壤激发效应的主要原因是土壤微生物群落构成的变化,发生变化的主要细菌类群有变形菌门；A4、Flavisolibacter、Aquicella、Candidatus Solibacter、如出芽菌属、浮霉状菌属、红游动菌属、DA101、Kaistobacter属；芽孢杆菌、Candidatus Solibacter、A4、生丝微菌、Aquicella、Sphingobium、根瘤菌、类芽孢杆菌、热单胞菌、Kaistobacter、农杆菌、假黄单胞菌、溶杆菌、Candidatus Koribacter o利用稳定同位素核酸探针技术,选取添加葡萄糖量相当于1倍的土壤MBC的处理进行深入研究,发现13C标记的葡萄糖处理的土壤,处理后第3 d,第5、6、7、8层DNA为重层组分；处理后第7 d,第5、6、7、8、9层DNA为重层组分；处理后第15d,第6、7、8、9、10层DNA为重层组分；处理后第30 d,第8、9、10层DNA为重层组分。将不同时期土壤DNA重层组分分别混合并进行高通量测序,发现重层DNA相对丰度最大的门为变形菌门,相对丰度最大的属为假单胞菌属,为处理后3-15 d利用葡萄糖的主要细菌。4.通过外源添加易利用的碳源葡萄糖、不易利用的碳源稻草秸秆和氮素试验,得出添加外源碳源和氮源提高了处理后3-7 d土壤呼吸速率和MBC含量,氮素的添加使外源有机物料的碳氮比更接近适合微生物生长的碳氮比,缓解了微生物活性的迅速上升,并能更长时间的维持高SOC含量。东北山樱根系总呼吸速率在处理后7d和60 d出现两次峰值,并且在添加葡萄糖、稻草秸秆和氮素的处理中显著高于对照。呼吸代谢基础生化途径呼吸速率受呼吸关键酶活性的影响,与土壤碳代谢关系密切。整个试验过程中东北山樱根系呼吸电子传递AOX途径未发生显著变化。