紫色土是我国热带及亚热带地区分布的一种较为特殊的土壤类型,因其物理分化强,组成土壤的颗粒粗、土壤保水、持水性弱,导致林木生长不良。长期以来,由于紫色土森林植被破坏严重,导致紫色土区水土流失严重,紫色土区土壤改良及森林植被的恢复与重建成为目前林业工作者主要的研究热点。本研究以紫色土区油茶人工林、马尾松人工林不同林龄(幼龄林、中龄林、成熟林)、杉木人工林(中龄林、成熟林)及阔叶林等4种森林类型为研究对象,通过分析4种森林类型不同林龄林分的土壤理化性质、酶活性、微生物功能多样性及微生物结构多样性等土壤特性的差异,并应用数学模拟方法分析相关性,研究结果不仅可从机理上揭示土壤理化性质、酶活性、微生物功能多样性及微生物结构多样性等对森林类型的响应机理,而且还可以为紫色土区土壤的改良及植被的恢复与重建奠定一定的理论基础及技术支撑。研究结果如下:(1)不同土层深度差异而言,4种森林类型表层土的土壤非毛管孔隙度、毛管孔隙度、总孔隙度、最大持水量及自然含水量均高于深层土壤,但土壤容重则与之相反。同一森林类型不同林龄间土壤物质性质差异而言,油茶人工林、马尾松人工林土壤容重随林龄增加均呈"V"字变化趋势,土壤毛管孔隙度、总孔隙度变化及最大持水量总体表现为倒"V"字变化趋势,自然含水量、非毛管孔隙度表现为下降趋势。就同一林龄不同森林类型土壤物理性质差异而言,在幼龄林阶段,土壤容重表现为马尾松人工林>油茶人工林>阔叶林,非毛管空隙度和毛管孔隙度表现为阔叶林>油茶人工林>马尾松人工林;在中林龄及成熟林阶段,非毛管孔隙度表现为马尾松最大,其次是杉木人工林、阔叶林、油茶人工林,最大持水量表现为阔叶林>油茶人工林>杉木人工林>马尾松人工林。(2)随着土层的加深,4种森林类型土壤pH值和全钾含量均上升,而有机质、全碳、全氮、全磷、速效钾、有效磷含量均呈下降趋势。在同一森林类型条件下,随着林龄的增长,土壤速效钾呈"V"变化趋势,有机质、全碳、全氮、全磷、速效钾和有效磷则呈现倒"V"趋势。在不同森林类型条件下,不同林龄土壤全钾与速效钾、有效磷含量均表现为阔叶林>油茶人工林>马尾松人工林>杉木人工林;幼龄期土壤有机质、全碳、全氮的大小均表现为油茶人工林>阔叶林>马尾松人工林,而中龄林及成熟林则表现为油茶人工林>马尾松人工林>杉木人工林>阔叶林。(3)4种森林类型的土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活均随着土层深度的加大而呈降低趋势。就同一林分类型差异而言,随着林龄的增长,油茶人工林和马尾松人工林的蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶呈倒"V"变化规律,杉木人工林呈下降趋势;马尾松人工林过氧化氢酶呈倒"V"字趋势,油茶人工林呈"V"字趋势,杉木人工林则呈上升趋势。就同一林龄而言,在幼龄林阶段,蔗糖酶和过氧化氢酶表现为阔叶林>油茶人工林>马尾松人工林,脲酶大小趋势为油茶人工林>阔叶林>马尾松人林;中龄林阶段,脲酶活性表现为油茶人工林>阔叶林>马尾松人工林>杉木人工林,过氧化氢酶表现为马尾松人工林>阔叶林>油茶人工林>杉木人工林,酸性磷酸酶表现为油茶人工林>马尾松人工林>杉木人工林>阔叶林;成熟林阶段,脲酶活性表现为马尾松>阔叶林>油茶人工林>杉木人工林,过氧化氢酶的大小顺序为杉木人工林>阔叶林>油茶人工林>马尾松人工林,酸性磷酸酶表现为油茶人工林>马尾松人工林>杉木人工林>阔叶林。相关性分析结果表明,蔗糖酶、脲酶和酸性酸性磷酸酶与土壤全碳、全氮和有机质相关性达显著水平(P<0.05),过氧化氢酶与速效钾、有效磷间呈显著相关(P<0.05)。(4)4种森林类型土壤微生物总体活性AWCD值变化为"S"型,且随着林龄增长呈逐渐增加趋势。在培养168h后,在幼林期,AWCD值、Shannon-Wiener多样性指数从高到低的顺序为油茶人工林>阔叶林>马尾松人工林;中龄林阶段,AWCD值表现为油茶人工林>马尾松人工林>阔叶林>杉木人工林,Shannon-Wiener多样性指数和McIntosh指数表现为油茶人工林>马尾松人工林>杉木人工林>阔叶林;成熟林阶段,AWCD值、Shannon-Wiener多样性指数和McIntosh指数均表现为油茶人工林>马尾松人工林>杉木人工林>阔叶林。(5)随着林龄的增长,油茶人工林多聚物、碳水化合物、酚酸类、氨基酸类、胺类、羧酸类,马尾松人工林的碳水化合物、氨基酸、羧酸类、胺类以及杉木人工林的多聚物、碳水化合物、氨基酸、羧酸类的变化趋势呈上升趋势。主成分分析显示4种森林类型对多聚物、碳水化合物及氨基酸的利用效率最大。通过相关关系分析表明,Shannon-Winener指数与全碳、全氮、有机质呈正相关显著(P<0.05),与有效磷呈极显著的正相关性(P<0.05);在酶活性方面,脲酶与McIntosh指数直线呈正相关显著(P<0.05)。(6)4种森林类型土壤真菌共鉴定出6种门类,分别是子囊菌门、担子菌门、壶菌门、球囊菌门、接合菌门。其真菌门类群主要以子囊菌门(61.32%-91.20%)为主。4种森林类型土壤细菌共鉴定出47种门类,百分比均大于1%的有酸杆菌门、放线菌门、变形菌、绿弯菌门、浮霉菌门、疣微菌门、AD3。酸杆菌门(20.07%-29,28%)和变形菌门(29.49%-35.70%)在4种森林类型中占较大比例。相关性分析结果表明,细菌chao值与全钾呈极正显著相关(P<0.05),Ace值与土壤容重呈显著相关(P<0.05);coverages值与自然含水量呈正显著相关(P<0.05),与pH值呈负显著相关(P<0.05);过氧化氢酶与simpson指数呈负相关显著(P<0.05);酸性磷酸酶与shannon值呈负显著相关(P<0.05),与coverage值呈极正显著相关(P<0.05)。