黄土高原水土流失导致生态脆弱,造成严重危害。事实证明,防护林体系是生态脆弱地区实现可持续发展的基本保障。本研究从黄土高原人工刺槐林采集有根瘤的刺槐根际土壤样品,电解水产生氢气富集土样,模拟豆科植物根瘤在固氮过程中释放氢气对根际土壤微生物产生的影响,并分析探究刺槐根瘤固氮放氢促进黄土高原植被恢复和生态系统重建的作用机制。根际土壤微生物是个庞大的体系,彼此相互作用,共同影响植物生长。本研究对黄土高原部分地区刺槐根际根瘤菌、VA真菌资源调查,发现根瘤内为中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)；VA真菌孢子分析表明,刺槐菌根内的VA真菌多数为球囊霉属(Glomus)和无梗囊霉属(Acaulospora)。在氢气富集的土样中,分离到大量氢氧化细菌,平均占土壤微生物总数的三分之一,改变了原土样微生物群落结构。挑选出促植物生长的优势菌株,并对其菌体观察、生理生化试验、16S rDNA测序最终鉴定为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus Frankland),其促生机制为菌株产大量1-氨基环丙烷1-羧酸(ACC)脱氨酶,抑制乙烯合成。该项目研究过程中,还发现氢气富集各月份的土壤内微生物代谢强度增高,脱氢酶、过氧化氢酶、脲酶、转化酶活性加强,有机质含量提高,生长素、赤霉素激素类物质增多,但土壤微生物无溶磷效果。这些土壤内成分的改变可能与土壤微生物群落的改变有关,微生物遗传多样性实验证实,氢气富集的土壤微生物丰富度比原土样明显提高。本研究为根瘤固氮过程中产生的氢气对根际土壤微环境影响和促生机制提供了实验资料。