国家“退耕还林(还草)”政策的实施多年来,黄土丘陵区植被建设取得了丰硕的成果,形成了典型的农林生态复合系统,极大地改善了该区域的土壤质量。凋落物作为复合系统中养分的基本载体,是连接植物和土壤的纽带,微生物作为凋落物的主要分解者,其群落多样性和结构变化影响着凋落物的分解过程,并对季节性温度变化下的凋落物分解有着一定的动态响应特征,但其响应机制尚不明确。本研究于陕北黄土丘陵沟壑区安塞五里湾流域,选择土壤类型一致,立地条件相近,恢复年限为17年、27年和42年典型退耕刺槐林为研究对象,一方面探究了不同恢复年限刺槐林下凋落物-土壤间相关因子的作用关系;另一方面采用室内培养试验法,设计凋落物添加和未添加组两种凋落物处理方式,模拟季节性温度变化,探究土壤养分、酶活性和微生物群落对刺槐凋落物添加的响应特征及其因子间的相互作用关系,以期揭示凋落物在近自然条件分解过程中土壤养分与微生物学特性的响应关系及其机制,为深入认知退耕还林后凋落物-土壤-微生物的协同恢复机制提供科学依据,为脆弱生境区退耕林生态系统土壤质量改善提供科学参考,取得的主要结果如下:(1)不同恢复年限退耕刺槐林凋落物化学计量比对土壤微生物群落结构具有重要影响随着恢复年限增加,凋落物、土壤碳、氮、磷含量均有不同程度的增加幅度,其化学计量比也发生显著变化。凋落物碳氮比呈显著降低趋势,凋落物氮磷比呈显著增加趋势。不同恢复年限之间土壤微生物群落α多样性整体无显著差异,而NMDS分析表明,刺槐42年与刺槐17年、刺槐27年之间β多样性差异显著。相关性分析表明土壤酶活性和微生物群落多样性受凋落物和土壤因子共同影响。不同恢复年限刺槐土壤主要细菌群落为变形菌门、放线菌门、酸杆菌门,相对丰度达75%以上,而真菌主要为子囊菌门、担子菌门、接合菌门,相对丰度达90%以上,其群落组成也受多个凋落物和和土壤因子影响,其中,凋落物碳磷比解释了细菌群落组成36.9%(p=0.016)的变异,而凋落物碳氮比则解释了真菌群落组成27.2%(p=0.080)的变异。(2)凋落物添加改变了土壤养分、酶活性及其化学计量比特征,且不同因子间具有不同程度的显著相关性凋落物添加改变了土壤碳氮磷含量,凋落物添加组较未添加组土壤有机碳和全氮分别平均增加了62.8%、70.3%、57.2%和29.9%、22.7%、34.0%,而对全磷的影响较微弱,其相应的化学计量比均显著增加。随着温度变化,土壤p H降低,且凋落物添加组比未添加组降低更明显。凋落物添加组中的β-葡萄糖苷酶、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶+亮氨酸氨基肽酶和碱性磷酸酶的活性分别比其对应未添加组增加了6.6%、33.9%、48.3%,59.1%、104.7%、143.8%和50.0%、114.9%、68.7%,其酶活性计量比整体差异较小;相关性和冗余分析表明不同凋落物添加组和未添加组随着培养温度的变化,调控酶活性特征的土壤因子组合有所差异,整个培养过程其主要调控作用的因子组合也有其相似的差异特征,但在凋落物添加组中的主要因子为有机碳、全氮、全磷、硝态氮、铵态氮等,而在未添加组中的主要因子为硝态氮、铵态氮、有机碳、全氮、全磷等,具体因子权重在各处理中有所变化。(3)凋落物添加改变了土壤微生物群落多样性,且微生物群落多样性受多种土壤因子共同影响凋落物添加略降低了土壤微生物物种多样性,且在刺槐17年和27年凋落物添加组中表现更明显,而在刺槐42年中影响较小。凋落物添加对细菌系统发育多样性影响较小,而显著提高了真菌系统发育多样性,凋落物添加组真菌净谱系亲缘关系指数(NRI)和最近种间亲缘关系指数(NTI)均大于0且高于未添加组,表现出确定性的聚集效应。无论是细菌还是真菌,其beta多样性差异主要表现在刺槐17年、27年添加组,刺槐17年、27年未添加组和刺槐42年的添加和未添加组这三个类群之间,且在真菌中表现得差异更加明显。Mantel检验和冗余分析表明不同恢复年限刺槐凋落物添加组和未添加组土壤随着温度变化,驱动土壤微生物群落多样性的因子不同,细菌和真菌对土壤因子的响应程度有所差异,不同温度条件,驱动微生物群落多样性变化的因子组合也有所差异,影响细菌的主要是碳磷比、碳氮比、全磷、铵态氮,而影响真菌的主要是碱性磷酸酶、铵态氮、全磷、酶活性碳磷比、β-葡萄糖苷酶、硝态氮,且在凋落物添加组中主要是酶活性特征因子,未添加组则主要是养分因子。(4)凋落物添加改变了土壤微生物群落的组成和结构,且其组成和结构受多种土壤因子影响,其物种间也具有很强的相互作用凋落物添加显著提高了土壤变形菌门、放线菌门等富营养型细菌群落的相对丰度,而降低了酸杆菌门、绿弯菌门的相对丰度,显著提高了子囊菌门、担子菌门等真菌群落的相对丰度,而降低了被孢霉门的相对丰度。Lefse差异物种分析探究发现,不同温度条件凋落物添加组的主要细菌指示物种为变形菌门、放线菌门,主要真菌指示物种为子囊菌门、担子菌门,而未添加组中的主要细菌指示物种为酸杆菌门、绿弯菌门,主要真菌指示物种为被孢霉门。冗余分析发现整个温度变化过程,不同的处理组内的驱动因子组合有所差异,对于优势菌门均产生了一定影响,同时,每个温度条件下的冗余分析也进一步发现影响细菌和真菌群落结构的因子具有共性。构建分子生态网络进一步发现,凋落物添加组的网络性质参数整体高于未添加组。细菌分子生态网络中,物种间正相互作用关系先增加后降低,而真菌中均表现很强的正相互作用关系。网络节点中,变形菌门、放线菌门在凋落物添加组和未添加组中均具有重要的指示作用,未添加组中相对优势有所增加的物种是酸杆菌门和绿弯菌门,真菌网络中无关键指示种,但子囊菌门作为主要优势物种在整个网络中担任重要角色,另外被孢霉门在未添加组网络中占有重要比例。本研究表明,凋落物性质对于微生物群落多样性和组成具有重要影响,同时,凋落物添加可以促进土壤养分的积累,提高土壤相关转化酶的活性,改变微生物群落多样性,尤其是真菌系统发育多样性,同时改变了物种的群落结构,提高了富营养型物种的相对丰度。凋落物添加增强了物种间的相互作用关系,随着温度变化表现出不同程度的合作和竞争关系。微生物群落多样性和物种组成在整个变化过程和不同温度阶段均受到多个土壤因子的共同影响,影响细菌和真菌的因子组合具有共性,但具体因子的权重有所差异。