秸秆还田是提高农田土壤有机质和养分的主要渠道,是农业有机废弃物资源化利用的重要手段。土壤微生物可以改善土壤的物质循环、结构和功能,是土壤生态系统中最基础的一环。纳米技术和纳米材料具有广泛的应用性,不可避免地会通过灌溉排放、污水污泥处理以及纳米肥料和纳米农药的使用等途径释放到土壤环境中。纳米材料可通过与土壤中微生物的直接或间接的作用,影响土壤生物化学过程,进而影响土壤生态系统的健康环境。本研究通过室内培养实验,研究不同浓度纳米氧化锌（纳米ZnO）对小麦秸秆还田土壤土壤呼吸、土壤酶及微生物群落的影响;利用同位素示踪技术研究高浓度纳米ZnO对小麦秸秆分解、各碳库的转化以及与碳转化相关微生物的影响。该研究成果对加深纳米ZnO对外源有机质分解的毒理影响的理解,探明纳米ZnO对土壤生态系统生态过程的影响机制具有重要的意义,同时,研究结论还可为纳米ZnO在农业施肥或土壤修复中应用的毒性评价提供重要理论依据。取得的主要研究结果如下:1、不同浓度纳米ZnO对生物过程及微生物活性有明显的影响。高浓度纳米ZnO(500mg kg^-1)对土壤异养呼吸有显著的抑制作用,低浓度纳米ZnO(100 mg kg^-1)对土壤异养呼吸有明显的刺激作用。土壤溶解性有机碳的变化与土壤异养呼吸的变化结果相似。随着纳米ZnO浓度的增加,土壤中锌离子(Zn²⁺)的释放量增加,土壤微生物对不稳定Zn²⁺的吸收显著增加。2、土壤微生物的变化与异养呼吸的变化密切相关。实验初期（0-7天）低浓度纳米ZnO(100 mg kg^-1)对多酚氧化酶、β-葡萄糖苷酶、纤维素酶和纤维二糖水解酶具有一定的促进作用,而实验末期（84天）高浓度纳米ZnO(500 mg kg^-1)对β-葡萄糖苷酶、纤维素酶和纤维二糖水解酶具有抑制作用。Illumina Miseq测序结果显示细菌和真菌的操作分类单元数量分别在1425-4071和263-602之间。在所有的细菌类群中,变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteria）是优势菌群,其次是芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、硝化螺旋菌门（Nitrospirae）。除了酸杆菌门（Acidobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）外,大多数细菌群落丰度均受到纳米ZnO的抑制。在真菌群落中,子囊菌门（Ascomycota）是优势菌群,且受到纳米ZnO的显著抑制,其次是担子菌门（Basidiomycota）、接合菌门（Zygomycota）和壶菌门（Chytridiomycota）。3、添加小麦秸秆的土壤中,秸秆碳对土壤呼吸的贡献率为40%-83%,经过56天的培养,相较于只添加小麦秸秆的处理,纳米ZnO对贡献率降低了43.9%;纳米ZnO处理组中二氧化碳的δ¹³C值低于只添加小麦秸秆处理组,表明纳米ZnO对小麦秸秆的矿化产生抑制作用。纳米ZnO(1000 mg kg^-1)的加入提高了土壤有机碳（SOC）和SOC中¹³C的含量,降低了微生物生物量碳（MBC）、MBC中¹³C、溶解性有机碳（DOC）和DOC中¹³C的含量;δ¹³C值显示秸秆有机碳更易分配进入MBC（4321.86‰-5083.93‰）,其次是DOC（1168.86‰-1440.13‰）和SOC（381.07‰-397.76‰）,纳米ZnO处理组中SOC、MBC和DOC的δ¹³C值均低于只添加小麦秸秆处理组,表明纳米ZnO添加后小麦秸秆对土壤有机碳库的贡献降低。4、碳转化相关的微生物变化与小麦秸秆的分解密切相关。小麦秸秆的添加促进多酚氧化酶、过氧化物酶、β-葡萄糖苷酶和纤维素酶的活性,而1000 mg kg^-1的纳米ZnO对其具有抑制作用;土壤酶对纳米ZnO的敏感程度分别是过氧化物酶>多酚氧化酶>β-葡萄糖苷酶>纤维素酶。1000 mg kg^-1的纳米ZnO抑制漆酶-多铜氧化酶基因、第48家族糖基水解酶基因和外切纤维素酶I基因的丰度;小麦秸秆处理的土壤功能基因丰度和对照处理相似度最高,且与纳米ZnO处理组分离,表明纳米ZnO的添加改变了土壤中降解纤维素和木质素的功能基因丰度。土壤微生物群落水平生理图谱分析结果显示随着培养时间的延长,微生物利用碳源量逐渐增加最后趋于稳定,高浓度纳米ZnO(1000mg kg^-1)的加入降低了平均颜色变化率、香农-威纳多样性指数、丰富度指数和群落Mclntosh指数,表明纳米ZnO对土壤微生物种类、分布以及对碳源利用程度产生了抑制作用。