坝上天然草地是河北北部的一个天然屏障,不仅为当地畜牧业的发展提供了重要的饲草食料,还对坝上地区的气候环境、水土保持提供了重要的生态功能。目前,坝上地区的土地利用方式集中在放牧、围栏封育和开垦利用等方面,土地利用方式的改变和土壤中微生物群落结构的差异性,能直接反映出天然草地生态系统的退化程度及其土壤恢复潜力,是揭示天然草地土壤演变规律的重要研究指标。2016年的6~9月,我们在位于河北张家口坝上地区的国家草地生态系统野外观测站(塞北管理区),选取围栏封育、放牧、开垦利用3种土地利用方式,分析围封时间(5年围封和10年围封)、放牧强度(中度放牧和重度放牧)以及开垦利用(作物种植和人工草地)的方式对坝上天然草地植被群落结构、土壤的微生物多样性和理化性质的影响。研究结果表明:(1)围封和中度放牧的草地植被群落多样性丰富,5年围封的植被盖度为90%,10年围封的植被盖度为93%,中度放牧的植被盖度为87%,三种利用方式植被盖度在90%左右,而重度放牧植被盖度只有75%,植被集中在禾本科、杂草类和豆科,且10年围封的天然草地这三种植被类型最为丰富,即通过围封和适度放牧增加了草地植被群落的多样性;而且围封和放牧的土壤理化性质比较稳定,适宜植被的生长发育,因此围封和适度放牧对于修复退化草地的植被的结构和功能有着重要的作用。(2)各个利用方式草地土壤在季节上总的微生物多样性没有特别大的差异,微生物基本集中在35个门的600属左右。但在相同的季节和土壤深度条件下,无论是微生物的门水平还是属水平上,中度放牧土壤利用方式都有利于提高天然草地土壤微生物的多样性,重度放牧降低了土壤微生物的多样性。(3)不同利用方式在不同季节所具有的优势微生物不一样,6月份草地土壤样品的最优势门为变形菌门Proteobacteria,优势属为Nitrosomonas、Arcobacter、Crenothrix等属,而8月份土壤样品的优势门为放线菌门Actinobacteria和变形菌门Proteobacteria,优势属为Candidatus_Entotheonella、Solirubrobacter等属。(4)围栏封育和放牧土壤有利于改良坝上天然草地的土壤酸碱性,增加土壤中氮、磷、钾营养元素的含量。研究发现无论在时间尺度上还是空间尺度上,围栏封育和放牧土壤的pH值都呈现规律性的升高或降低,使之稳定在一个适宜植物生长的水平,基本保持在8.0~9.5范围内。土壤中氮、磷、钾营养元素随着时间和土壤深度发生了不同的变化,但利用方式中围封和放牧增加了土壤中的营养物质含量,较其他两种更适合天然草地的开发。