砷是一种典型的污染物，严重威胁着土壤环境和人体健康。微生物在陆地生态系统中扮演着重要的角色，其生态过程受多种环境因子的制约。把砷污染作为环境因子之一，研究土壤微生物对包括砷胁迫在内的环境因子的响应，对于明确土壤微生物的驱动因子以及表征土壤环境质量具有十分重要的意义。本研究选择湖南省常德市石门县亚洲最大的雄黄矿区周边农田地为研究区域，在调查水田（水稻田，13个样点）、旱地（玉米地，20个样点）以及植物修复（蜈蚣草）农田（15个样点，在蜈蚣草生长期、成熟期、刈割期三个时期分别采集1次）等土壤基本性质以及砷浓度的基础上，结合水稻和玉米作物籽粒砷浓度（与对应位置的土壤样品同期采集测定），利用实时荧光定量PCR技术和Illumina Miseq高通量测序等分子生物学技术，通过结构方程模型(SEM)、EcoSim等多元统计分析，探究了土壤微生物（活性及多样性）对砷以及土壤理化性质等环境因子的响应，初步探明了当前研究尺度下驱动矿区周边农田土壤微生物群落构建的主导因子，主要结论如下:　　1.土壤细菌对土壤环境因子及砷胁迫的响应。土地利用方式对土壤细菌和古菌群落有显著影响。玉米地中以微生物量碳(SMBC)和氨氧化潜势(PNR)为表征的微生物活性均显著高于水稻田;玉米地细菌的16S rRNA基因拷贝数和丰富度指数则显著低于水稻田。此外，两种土地利用方式下细菌群落的组成差异明显。细菌群落对环境变化的响应差异主要受空间因子、环境因子的影响。在当前的研究尺度下，水田和旱地土壤细菌群落变化的驱动因子均是由环境因子主导，但具体因子有所不同。玉米地中，土壤pH是影响细菌丰富度、群落组成和玉米籽粒砷含量的主要因子;水稻田中，土壤总碳(TC)、总氮(TN)是影响土壤细菌丰富度的主要因子，而土壤细菌群落组成则是由土壤pH主导的。总体上，土壤pH、TC和TN等土壤基本性质成为驱动土壤细菌群落变化的主要因子，确定性过程在微生物群落构建中发挥着决定性作用，这一特点在水稻田中表现得更为突出。在此基础上，长期砷污染能够影响土壤细菌的群落特征，包括细菌的活性、丰度、丰富度和群落组成等。　　2.土壤古菌对土壤环境因子及砷胁迫的响应。土地利用方式对土壤古菌群落丰度、丰富度以及群落组成有显著影响。水稻田中古菌的丰度和丰富度显著高于玉米地;主要的几种古菌类群在水稻田中具有更高的相对丰度。与细菌群落的构建机制相类似，土壤古菌群落变化的主要驱动因子也是环境因子。玉米地中，土壤TC、TN和纬度是影响土壤古菌群落的主要因子;水稻田中，土壤TC、TN、铵态氮（NH4+-N）含量、和有机质(OM)含量是影响土壤古菌群落的主要因子，其次是纬度。在当前的研究尺度下，虽然旱地和水田中空间因子和环境因子对土壤古菌群落的相对作用有所差异，但总体上，古菌群落的驱动机制均是由确定性过程主导。　　3.砷污染修复过程中土壤微生物的群落变化特征。通过3期共45个土壤样品的分析，利用砷超富集植物蜈蚣草修复农田砷污染的过程中，土壤细菌群落的变化及其群落季节性变化的驱动机制。结果发现，随着修复的进行，土壤细菌丰度和丰富度均未发生显著变化，但Bray-Curtis指数表征的β多样性则有明显变化。Null model的统计检验表明，确定性过程依然是驱动土壤细菌群落季节性变化的主导机制，其相对作用随时间而变化，具有时间依存性。但由于土壤微生物群落的演替过程相对较长，在本研究所涵盖的时间范围内尚未达到稳定状态。因此，土壤微生物群落的演替特征仍有待更深入的研究。　　4.矿区周边农田典型农作物籽粒的影响因子。结果发现，玉米籽粒中砷含量的平均值为0.13 mg/kg，水稻籽粒中平均砷含量为0.48 mg/kg。水稻籽粒中砷含量部分超过食品安全国家标准（GB-2762-2012）（籽粒＜0.5 mg/kg），而玉米籽粒中砷含量则是全部未超标。两种作物籽粒中的砷含量是多种因子共同作用的结果而非某一种因子单独作用的结果。微生物在籽粒积累砷这一过程中起到了重要作用。玉米地中，细菌丰富度和群落组成均会影响玉米籽粒砷含量，而在水稻田中，土壤细菌的生物量碳和丰富度会对水稻籽粒中砷含量产生显著的影响。证明了“水转旱”这一农业措施可以有效地降低从土壤进入籽粒中的砷含量及其微生物群落影响机理。　　综上所述，本研究基于小尺度的取样调查，分析了土地利用方式、空间位置以及土壤环境等因素对农田土壤微生物的影响，探索了影响微生物变化的主导因子;同时，基于蜈蚣草修复农田的时间序列研究，考察了土壤微生物群落的演替进程，并通过多元统计分析方法解析了确定性过程和随机性过程对土壤微生物群落构建的相对贡献。本研究的进行，补充了人们对小尺度土壤微生物群落变化的认识，丰富了微生物生态学研究的内容;还通过对农田系统地上与地下的关联研究，定量分析了食物链健康风险与土壤微生物群落的关系，为建立基于土壤地下生态过程的评价标准进行了有益探索。