本研究针对黄土高原生态恢复与重建的生态学过程和环境效应等关键科学问题和国家生态与环境建设的生态系统健康评估的需求，以中国科学院陕北黄土丘陵区安塞野外实验站长期定位观测试验和生态恢复模式监测样点为研究对象，采用时空互代法，系统研究不同模式生态恢复过程中土壤微生物特性及其生化活性和活性碳库的演变特征,分析其在生态恢复过程中的指示意义，为黄土丘陵区生态恢复重建中土壤生物效应及质量评价提供科学依据。主要研究结论如下: 1．不同生态恢复过程土壤理化性质及抗蚀性演变结果表明：撂荒、封禁、营造乔灌草或梯田化等恢复方式可以显著改善土壤理化性质和提高土壤抗蚀性，并随恢复年限递增改善作用增强；不同模式对土壤改善作用混交林>荒草地>纯林；推算不同恢复模式土壤理化性质恢复到中等、高等和天然林水平所需年限不同，且较生态破坏作用要缓慢的多，同种恢复模式不同指标所需年限亦不同。 2. 不同生态恢复过程中土壤微生物量、呼吸强度及代谢商演变结果表明：黄土丘陵区土壤微生物量含量和SIR 普遍偏低，生态恢复与重建可以显著改善土壤微生物量，不同恢复模式对其改善作用不同，但较天然林的微生物量和SIR 水平相比还有较大差距，推算恢复到天然林水平需要上百年的时间。基础呼吸强度随恢复过程表现主要有三种情况：①初期迅速增加，随后趋于稳定，主要有撂荒；②先升高后降低，主要有营造乔灌林、封禁阴坡；③逐渐升高，包括梯田化、营造果园和封禁阳坡。农田系统中qCO2 显著高于其它系统，随着恢复过程在没有物质输出的恢复类型（撂荒、营造乔灌草、封禁）中逐渐降低，在有物质输出的类型（果园、梯田化）中逐渐升高。 3. 土壤酶活性随封禁、撂荒、营造乔灌草和果园、梯田化的年限延长逐渐改善，具体表现为磷酸酶、脲酶、蔗糖酶、纤维素酶和过氧化氢酶活性显著提高，多酚氧化酶活性显著降低，淀粉酶活性变化规律不明显。对土壤酶活性改善效果封禁>营造人工林>撂荒>人工果园>梯田化。不同生态恢复过程土壤碳库研究表明：撂荒、营造乔灌草及果园、梯田化可以显著增加土壤碳库各组分含量，不同模式对其改善作用差异较大，整体来说混交林>纯林>草地>农田；同种模式对不同组分作用亦不同。 4. 相关性分析表明土壤微生物量、呼吸强度、酶活性、碳库各组分与理化性质、抗蚀性极显著相关；据此提出黄土丘陵区土壤微生物量、SIR 和活性碳库组分的分级标准，统计各级别的分布频率，构建各指标随恢复年限演变的回归模型，推算出恢复到中等、高等及天然林水平所需的年限。5. 生态恢复过程土壤属性指标的敏感性差异较大，其中速效磷、碳库各组分和一些生物指标敏感性较高，是潜在的指示因子；不同生态恢复模式中土壤敏感性质量因子数量差异较大；同种土壤属性因子对不同生态恢复模式的响应不同；易氧化碳、脲酶活性、微生物量磷和土壤结构体系数可作为反映生态恢复过程中土壤质量的演变过程的灵敏因子。 6. 通过敏感性分析，筛选出了可以反映生态恢复过程中6 敏感的土壤生物指示因子分别为：诱导呼吸强度、蔗糖酶活性、非活性有机碳、微生物量氮、热水浸提有机碳和水溶性有机碳。其中，诱导呼吸强度、蔗糖酶活性、非活性有机碳可以作为表征黄土丘陵区生态恢复过程中的关键敏感指示指标。在此基础上对生物指标体系采用主成分分析和判别分析，筛选并构建了表征黄土丘陵区生态恢复过程土壤质量生物属性的评价指标体系。提出了恢复指数等7 个土壤生物属性指数，并构建了不同生态恢复措施中土壤生物活性质量演变的回归方程，表明这些指数在反映生态恢复过程中具有良好实用性，且具有不同的生态学意义，可以反映不同的生态学特征。