施肥是提高作物产量的重要农艺措施，它可直接或通过改变土壤环境来影响土壤微生物的群落组成及多样性。微生物与多种土壤生化循环过程密切相关，同时在土壤团聚体结构的形成和稳定中发挥关键作用，是土壤肥力健康状况重要的监测指标。许多根际微生物通过与地上作物的相互作用，影响作物的生长发育和健康状况。而根际微生物又取决于根系环境对非根际微生物的筛选。广阔的黄淮海平原是中国旱作粮食主产区之一，其土壤肥力关系着华北地区的粮食生产。在黄淮海平原，主要旱作土壤类型为潮土和砂姜黑土。潮土含沙量高，土壤结构差，土壤呼吸强，有机质难以累积，土壤肥力较低。砂姜黑土土质黏重，遇水则涝，缺水则僵，土壤结构差，也属于低肥力土壤。施肥被广泛用于黄淮海平原旱作区粮食的增产。然而，长期不同施肥条件下，土壤微生物群落结构特征的演变规律有待于进一步研究。　　本论文选取黄淮海平原旱作土壤潮土和砂姜黑土作为研究对象。对其土壤物理、化学及生物性质进行测定及分析。采用Miseq高通量测序技术和宏基因组测序技术研究了长期不同施肥条件下土壤中微生物群落结构特征的演变。研究围绕以下四个主要的问题展开:(1)长期不同施肥条件下，哪些细菌的群落结构演变是与砂姜黑土和潮土耕层土壤肥力养分相关的？有着怎样的关联？(2)长期有机施肥条件下，砂姜黑土真菌群落结构特征发生了怎样的变化，其变化在不同空间结构上是否具有一致性？其变化是如何影响土壤养分转化的？(3)长期不同施肥条件下，潮土土壤功能基因结构特征发生了怎样的演变，其演变与土壤肥力演变有着怎样的关联？(4)受长期施肥激发的主导性真菌菌株在砂姜黑土养分转化以及植物生长发挥什么样的作用？　　黄淮海旱作土壤性质及土壤细菌群落结构特征的演变规律如下，(1)长期有机无机肥单施以及配施在不同程度的提高了潮土和砂姜黑土生物化学性质如有机碳、全氮含量、蛋白酶活性、转移酶活性。(2)长期施肥促进土壤结构的形成，有机肥的作用大于无机肥，0.5mm～2mm团聚体比例上升。(3)长期有机施肥条件下，潮土细菌多样性显著降低，主要原因是有机物质的加入助长了关键的功能细菌生长优势。(4)长期无机施肥条件下，砂姜黑土细菌的多样性显著降低，主要原因是pH的急剧下降限制了不耐酸细菌的生长繁殖。(5)长期有机肥条件下，潮土中噬纤维菌科、噬几丁质菌科、黄单胞菌科的相对丰度显著增加，这些细菌参与复杂化合物降解，有效促进土壤中有机残基的降解，提高了土壤中养分的转化效率，同时是土壤碳氮磷循环相关酶的来源微生物;(6)砂姜黑土中，长期无机施肥条件下，耐酸细菌丰度出现大幅增加，其中包括酸杆菌科、丰祐菌科、鹅绒科，这些科的细菌科加重土壤酸化，有利于土壤磷的释放。(7)长期有机施肥条件下，砂姜黑土细菌群落结构未出现显著变化，因此我们推测参与长期有机施肥条件下推动土壤肥力变化的主要微生物不是真菌。　　长期有机施肥条件下，砂姜黑土土壤以及玉米根内生真菌群落结构特征的演变有以下规律。(1)长期有机肥条件下，砂姜黑土真菌群落结构特征的演变趋势在玉米拔节期和成熟期较为相似，在根际和非根际土壤中的演变趋势也基本一致，接合菌门真菌丰度显著增加，担子菌门真菌丰度显著下降。(2)长期施有机肥条件下，玉米根内真菌群落结构特征亦发生改变，镰刀菌属和被孢霉属真菌相对丰度显著上升。(3)在较低的分类水平，长期有机施肥条件下，根际和非根际土壤真菌组成呈现出显著性的变化，被孢霉属、镰刀菌属、毛壳属真菌相对丰度增加，其中，被孢霉属真菌的相对丰度由5％上升到45％，成为砂姜黑土真菌群落中的主导性菌群，同时SIMPER分析显示被孢霉属真菌的变化对土壤真菌群落变化的贡献最大。被孢霉属、镰刀菌属以及毛壳属真菌在植物残基的快速分解过程中发挥重要作用，促进了有机肥中植物残基分解和土壤养分浓度的提升。　　长期不同施肥条件下，潮土土壤功能基因特征的演变规律如下。(1)长期不同施肥条件下，土壤中基因的总量和基因的平均长度增加，为土壤功能提供了更多可能性。(2)长期有机无机施肥均刺激了变形菌门细菌的生长，增加了土壤CO2的排放。(3)长期有机肥施肥引起亚硝化螺菌属数量上升，而硝化螺菌属数量下降，反硝化作用的加强，刺激了土壤中N2O的排放。(4)长期不同施肥条件下，土壤氮代谢、酪氨酸代谢相关基因的相对丰度增加，同时复杂苯环化合物降解相关基因丰度增加，这些基因可能参与土壤碳氮循环及污染物的降解。　　长期有机施肥条件下，被孢霉属真菌长孢被孢霉丰度剧增，成为砂姜黑土中统治性性的真菌种类。(1)其主要形态特征为莲花状菌落形态、藕节状菌丝以及大量的接合孢子。(2)长孢被孢霉对N乙酰-D葡糖苷代谢能力最强，对简单的糖（D-果糖、D-海藻糖、D-甘露糖）以及多种氨基酸（天冬氨酸、L-丙氨酰甘氨酸、环-L-谷氨酸、丙氨酸、丙氨酰按、丝氨酸等）均具有很强的代谢活性。(3)基因功能预测显示长孢被孢霉基因组中含有吲哚乙酸和脱落酸合成基因，有助于植物生长发育和抗逆性的提升;长孢被孢霉具有合成顽拗性的黑化素和多种抗生素潜能，黑化素可增加其菌丝残体的顽拗性，而抗生素限制其它微生物的代谢，一定程度上促进土壤碳的累积;长孢被孢霉具有代谢多种土壤有机污染物的基因潜能，有望应用于历史性污染土壤的修复。(4)盆栽实验证明长孢被孢霉通过提高土壤酶活性来加速土壤养分循环，通过调控玉米根系激素水平来促进玉米的生长。