黄土记录了几百万年以来丰富的地学-生物学信息,其中以洛川黄土剖面为代表的连续发育的黄土-古土壤地层序列,记录了距今约250万年以来黄土高原气候环境变迁的过程。洛川土壤剖面黄土与古土壤的交替发育,实质上是在微生物参与下,不同强度风化作用与化学元素迁移过程的物质表现。微生物在土壤中丰富的生理活动构成了其功能多样性,与环境的相互作用机制使其能够准确反馈气候变迁与土壤环境条件的改变,微生物分布特征亦可指示土壤上覆植被发育信息。因此,以生态学和生物地球化学的新思路探究第四纪黄土剖面黄土-古土壤交替变化,开展其中蕴含的生物信息研究会对深入理解气候演变与其中的古环境记录具有重要的理论意义,同时,为探讨气候变化对生物的影响具有深远的现实价值。本研究在洛川典型黄土剖面采集土壤样品,采用室内实验获得土壤中环境因子、地球化学组分数据;利用微生物分子学实验获得归类注释后土壤细菌物种组成、分布多样性、丰度组成数据。采用SPSS、R语言等方法统计分析各分层土壤环境因子、反映土壤气候变迁因子、土壤微生物变化规律;并在此基础上建立结构方程模型（SEM）,分析三者之间路径关系,与其他研究结果资料比对,探讨研究区各分层表生环境下的环境演变,进而对近50万年来洛川黄土及其周边区域的高分辨古气候变迁记录作进一步的研究。主要研究结果如下:（1）在干冷环境下形成的黄土层（L）和温湿环境下发育的古土壤层（S）中,土壤含水率在古土壤层中较大,有利于微生物的发育与活性的维持;土壤中的C、N、P等元素可为微生物的生存繁衍提供基本营养,有机碳含量在S层位中逐渐降低,N、P等有机元素在古土壤层中含量更高;土壤理化因子总体上差异显著,在L及S分组内部多数因子表现为随着剖面深度的增加含量降低;总体上看,粒径分布与频率磁化率的含量在S组高于L组,Ca CO₃、Fe²⁺、Mn²⁺等在L层位含量更高。（2）在黄土和古土壤层中,土壤中的三大门类优势菌群:酸杆菌门（Acidobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）在S和L组中相对丰度均是占比最高,与黄土层相比,在古土壤内部分层中,优势菌群占比减少,归为Othors菌群比例增加。通过细菌群落α和?多样性分析样本间的微生物群落变化:除去采样地最上层受人类活动影响大的古黄土层L1,S组分层土壤微生物丰富度和群落多样性指数均高于L组中各分层;β多样性组内差异显示,在L组内除L1层位外样本均值相差较小分布均匀,在S组内表现为S4组内样本和S5组内样本微生物群落含量组成相似性较高,分组内部的分布不同可以恰当反映出不同样本间的微生物群落多样性水平差异。（3）菌群物种组成与土壤环境因子的冗余分析（RDA）是用以探索群落物种组成受环境变量约束的排序图。RDA中土壤环境因子对微生物门类菌群分布相关性大小为TN>NO₃^-N>SWC%>p H>TP>TOC>C/N>NH₄^-N,表明在本次研究中,剖面土壤中营养元素TN的含量是剖面中微生物发育主导因素,关键物种与NO₃^-N、SWC%呈显著性正相关。结合关键物种与分组的RDA分析,洛川古土壤层与黄土层细菌的主要环境影响因子因层位变化而有所不同,古土壤层菌群结构主要是由TN主导,黄土层物种组成则主要是由TP主导。在环境因子影响下的物种组成分布上,位于S组的菌群发育更为紧密。（4）将本次实验测得全部土壤因子作为地球化学组分,黄土-古土壤序列中各因子的变化能与微生物的变化有很好的一致性,土壤中微生物发育特征建立相关分析,即可得出土壤微生物发育对地球化学响应规律:菌群指数与C/N值呈负相关;TP与Shannon等指数呈极显著负相关;其他养分因子如NO₃^--N与ACE、Shannon指数呈一定程度的正相关。土壤中Ca CO₃含量、Fe²⁺、Mn²⁺与菌群多样性、丰度指数均有着显著负相关,结合黄土层中微生物群落发育程度小于古土壤层,这也与上述Ca CO₃、还原性物质含量在不同层位的变化相一致,表明微生物的分特征布反映了原始成壤环境的气候变化。建立结构方程模型（SEM）,对模型修正及内外适配度检验后,土壤微生物与土壤环境因子的路径系数为0.53,土壤微生物与气候变迁间接效果为0.51,均表现出显著相关性。基于结构方程模型可以确认假定的潜在变量间的相互关系及其与观测指标的一致性,验证本文中提出的理论即黄土-古土壤序列中由于古气候变迁而改变了土壤环境,从而黄土层与古土壤层微生物发育组成具有显著差异。