土壤团聚体是土壤结构的基本单元,可有效指征土壤质量;土壤团聚体大小、分布以及稳定性对于土壤物理化学、生物学特性起着重要的调节作用。土壤团聚体的形成是一个动态变化过程,在此过程中土壤微生物群落是一个重要的控制因子,土壤微生物群落组成及活性对于土壤团聚体的形成、稳定性方面起着重要调控作用。相比于细菌,真菌似乎可以通过更为广泛的机制来形成并稳定土壤团聚体。农业管理措施可显著影响土壤结构和微生物群落分布,进而影响土壤质量。然而,对于不同施肥措施、不同作物种植是如何影响团聚体内各微生物类群(尤其是真菌)数量和活性变化的,以及各微生物类群在团聚体分布中的作用(响应)等机制问题尚缺乏相关阐释,而了解这一动态变化过程将有助于更好地理解土壤团聚体形成和土壤养分循环过程,进而用于指导定向培育土壤肥力,并对于了解大尺度下的土壤质量动态变化相关的土壤生物化学过程有着重要意义。本研究分别利用长期不同施肥且伴随玉米-烟草轮作的田间试验和室内土壤培养试验,通过高通量测序、实时荧光定量PCR及Biolog微平板等方法研究了:1)土壤团聚体内细菌、真菌对长期定位点玉米种植地不同施肥处理的响应;2)土壤团聚体内细菌、真菌对长期定位点玉米-烟草轮作的响应;3)室内培养条件下,小粒径土壤团聚体(<0.25 mm)在细菌、真菌作用下聚合形成大粒径团聚体(>0.25 mm)的动态过程;4)室内培养条件下,大粒径团聚体(1～5 mm)在细菌、真菌作用下解聚形成小粒径团聚体(<1 mm)的动态过程,以探究土壤团聚体形成与稳定的微生物学作用机制。主要研究结果如下:1.长期不同施肥处理(不施肥(CK)、单施氮肥(N)、无机肥配施(NPK)和有机无机配施(NPKM))间的土壤团聚体分布和团聚体内微生物群落结构均差异显著,且土壤碳、氮存储量是能够表征微生物群落变化的最有效的土壤因子。测序结果表明,相比细菌,真菌群落于不同施肥处理间差异更为显著;低丰度(丰度含量<6%)细菌门类在区分由于施肥引起的团聚体中微生物群落差异方面扮演着重要角色;存在于小粒级团聚体中的微生物相对于存在于大粒级中的微生物对施肥更加敏感。单施氮肥可显著降低＜2 mm团聚体中的碳存储量,同时分别增加>2 mm和0.25～2mm 粒级团聚体中的产N2O真菌类群(如丛赤壳科(Nectriaceae)、被孢霉科(Mortierellaceae)和发菌科(Trichocomaceae)等)的丰度、<0.25 mm团聚体中反硝化细菌类群(如变形菌纲(α-、β-和δ-Proteobacteria))的丰度和0.25～2 mm团聚体中硝化细菌类群(如硝化螺菌纲(Nitrospira))的丰度。单施氮肥引起与土壤氮代谢过程相关的真菌和细菌类群丰度的显著增加、土壤碳含量的降低以及该处理下较低的真菌数量共同促使了土壤板结的形成;对比之下,有机无机配施可促使各粒级团聚体中外生菌根真菌类群(如伞菌纲(Agaricomycetes))丰度显著增加、提高土壤碳含量和微生物数量,从而有助于维持良好的土壤结构。2.不同作物(玉米和烟草)种植可导致土壤团聚体分布和团聚体中微生物群落结构均发生显著变化。相比于种植烟草,种植玉米可有效增加土壤碳存储量和>2mm团聚体含量。测序结果表明,和烟草季土壤相比,玉米季土壤>0.25 mm团聚体中微生物数量和r-策略细菌(如α-变形菌纲(α-Proteobacteria))丰度均较高,且<0.25 mm团聚体中真菌球囊菌门(Glomeromycota)丰度亦较高。各粒级团聚体中的真菌群落于两作物间比较均发生显著变化并和土壤总碳(TC)、C/N 比值及pH显著相关;细菌群落的显著变化仅发生在>2 mm团聚体中并和TC显著相关。由玉米-烟草轮作引起的>2 mm和0.25～2 mm粒级团聚体中微生物群落的变化分别由细菌、真菌两类不同微生物类群的变化所主导,且>2 mm团聚体中对玉米-烟草轮作敏感的细菌主要是丰度较高(占比20～30%)的细菌门类(如变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)),在0.25～2 mm团聚体中对玉米-烟草轮作敏感的真菌覆盖了大部分本试验所分类鉴定到的真菌门类。受玉米-烟草轮作影响,细菌、真菌两群落在0.25～2 mm团聚体中的相对变化总和(变异度:17.51)大于在>2 mm(变异度:9.95)和<0.25 mm团聚体中的变化(变异度:13.43)。3.定量PCR和Biolog数据综合分析表明,微生物作用下,<0.25 mm粒径团聚体在较短时期(如30～60天)内即可显著聚合形成>0.25 mm团聚体;长时期(如60～220天)培养下各微生物活动达动态平衡,此时团聚体含量较培养初期(7天)显著增加9～20%并不再发生明显变化。仅接种真菌并不能显著促进<0.25 mm粒径团聚体聚合形成>0.25 mm团聚体。有机肥的加入可显著促进细菌、真菌的繁殖,且此时土壤中细菌群落的活跃代谢对于有效增加>0.25 mm团聚体比例的过程是必需的(物理因素作用除外),而真菌对碳源的代谢速率并不会显著影响>0.25 mm团聚体的形成过程。添加有机肥,虽然细菌可明显降低与其共存的真菌的代谢活性,但提高了真菌对碳源的利用能力(如利用复杂碳源化合物α,β-环式糊精等),且细菌、真菌共存比二者单独存在可在更短时期内(如30天内)显著增加(12%)>0.25 mm团聚体含量并长期(如220天)维持团聚体分布的稳定状态。细菌、真菌共存时,二者数量处于此消彼长的动态变化中,且对碳源利用的类型随时间延长而发生改变。4.定量PCR和Biolog数据综合分析表明,微生物的活动是土壤团聚体无外力干扰下发生解聚的必要条件。相比于不接菌,接种细菌、真菌均可在短期内(7天)显著降低(43～59%)<1 mm团聚体含量使其聚合形成>1 mm团聚体,又可在一定时期内(如7～30天)促使＞1 mm团聚体发生解聚而使得<1 mm团聚体含量显著增加(35～61%);但微生物对于>1 mm团聚体的解聚作用弱于其对<1 mm团聚体的聚合作用。单独接种真菌虽对碳源的代谢速率较同时接种细菌时高,但这会降低>1 mm团聚体的稳定性;而细菌的存在虽然显著降低了真菌对碳源的代谢速率,但可显著提高真菌对碳源的代谢能力,使得有助于提高团聚体稳定性,这在同时添加有机肥后的效果更为明显。相比于细菌,与其共存的真菌的相对数量以及对碳源的代谢状态更能明显影响<1 mm团聚体聚合形成＞1 mm团聚体的过程。相比于不同土壤粒级,不同接菌处理更能导致各土壤样本中微生物对碳源类型利用的明显差异;相比于添加有机肥,细菌的同时接入更能显著改变真菌利用的碳源类型并提高真菌对碳源的代谢能力。本研究中,相比于种植烟草,种植玉米可有效增加土壤碳存储量和大粒级团聚体含量,同时伴随着玉米季土壤>0.25 mm团聚体中较高的微生物数量和r-策略细菌丰度,以及<0.25 mm团聚体中较高的丛枝菌根真菌丰度。有机肥配施和单施氮肥亦均可有效增加大粒径团聚体含量,但单施氮肥引起的与土壤氮代谢过程相关的真菌和细菌类群丰度的显著增加、土壤碳的流失以及土壤较低的真菌数量可共同造成土壤板结。而有机肥配施可促使外生菌根真菌类群丰度的显著增加、土壤微生物数量的显著提高以及土壤碳的固存,且此时受细菌影响的真菌对碳源的利用能力显著提高并对碳源的代谢速率显著降低;这些变化均是有机肥配施促使土壤长期维持良好结构并稳定土壤微生物生态功能的重要因素。本研究结果对于更好地利用土壤团聚体的形成和稳定机制来调控管理土壤有机碳库和定向培育土壤肥力具有十分重要的现实意义。