人口增加和经济发展使自然生态系统产生许多环境问题,对微生物物种及其功能认识不足制约全面评估人为环境扰动对生态系统功能的影响。研究不同生态系统微生物群落对环境扰动的响应特征有助于预测生态系统变化趋势并实施有效管理。本论文针对我国草原和森林生态系统的主要环境问题,依托野外长期定位试验站和温室试验平台,模拟干旱半干旱草原的土壤风蚀、土壤沉降和放牧,亚热带阔叶林的氮沉降和红树林的海水富营养化等典型人为环境扰动,通过16S rRNA基因高通量测序和功能基因芯片技术获取土壤微生物群落的物种组成和功能基因相对丰度等信息,结合土壤理化性质和植被性质,阐明土壤微生物对多因子环境扰动的响应特征。本论文主要结论如下:(1)内蒙古多伦草原的土壤风蚀和土壤沉降显著改变了土壤微生物群落结构并降低物质循环相关功能基因的相对丰度,且微生物功能结构和功能基因与土壤养分显著相关,印证了土壤风蚀和沉降导致的土壤养分矿化;(2)轻度放牧显著改变了微生物群落的多数功能基因和功能种群,如硝化细菌,但没有改变物种结构和相对丰度,证明微生物功能特性比物种组成对轻度放牧更加敏感;(3)对比阔叶林与红树林中细菌和真菌对环境扰动的响应特征,发现阔叶林中真菌群落比细菌群落对加氮反应敏感,而红树林中细菌群落比真菌群落更加敏感;(4)加氮扰动下,阔叶林与红树林中均发现多数与纤维素、木质素和芳香族化合物等有机物分解相关的功能基因相对丰度显著降低或保持不变,说明加氮将降低稳定碳分解潜势并增强土壤碳固持潜势,有助于保持森林土壤碳库的稳定;(5)双因子环境扰动对微生物群落有显著的交互作用。加氮与添加蚯蚓对41%的阔叶林微生物氮循环基因为拮抗作用,加氮与增温对16%的红树林微生物物种为协同作用,揭示了双因子扰动对微生物群落影响机制较为复杂,表明通过单因子扰动预测多因子扰动的微生物效应有一定可行性,但因生态系统类型及扰动类型而异。本论文阐明了我国典型草原和森林土壤微生物的物种组成和功能基因对当地环境扰动的响应特征,分析了微生物群落对土壤碳氮循环的影响,这些发现有助于揭示环境扰动下微生物及其所介导的土壤养分循环过程对生态系统的影响。本论文证明了微生物功能特性对土壤生态功能预测与环境监测具有应用价值,同时也说明了将微生物群落纳入评估环境扰动的生态效应的重要性及必要性。