人类的生存和发展已经受到了全球气候变化的严重影响。为减缓气候变暖的势头,寻求一条可持续、绿色友好的发展之路,我国于2021年制定了碳达峰和碳中和的目标。人类一直在减少化石燃料燃烧的碳排放量上采取了很多措施,但是每年化石燃料的碳排放量不足土壤呼吸的十分之一。因此,揭示土壤呼吸的时空变化特征及其影响因素,对于准确评估全球碳循环和预测气候变化,如期实现碳达峰和碳中和的目标具有重要意义。自1999年开始,我国实施了大规模的植被恢复工程,其植被盖度、土壤碳氮储量等土壤理化性质以及微生物性质都受到了较大影响。这些因素同样也是造成土壤呼吸及其温度敏感性(Q10)产生变化的主要原因。目前,虽对植被恢复区的土壤碳动态展开了一系列的研究,但植被恢复区土壤呼吸和Q10的微生物作用机制还有待进一步探讨。本实验研究在黄土高原植被恢复区的典型植被恢复类型（刺槐林地、荒草地、人工草地、经果林地以及耕地）中进行,结合高通量测序、QMEC高通量功能基因定量、微生物共现性网络等分析技术和方法,从微生物多样性、群落组成、共现性网络、关键物种以及功能基因等层面,由表及里,层层深入地分析了植被恢复区土壤呼吸和Q10的变化特征及其影响因素,揭示了微生物关键物种和微生物生态模块Mod.0与土壤呼吸之间的关系,阐明了植被恢复下碳降解功能基因丰度是造成土壤呼吸及其温度敏感性产生变化的主要原因而非微生物物种多样性。主要结论如下:（1）揭示了微生物量碳、轻组有机碳等活性有机质和微生物是影响土壤呼吸及其温度敏感性的关键因素。将侵蚀劣地转变为经果林后,土壤呼吸降低了19.2%～52.9%,Q10值降低了39.1%～66.3%（P<0.05）。随着经果林年龄的增加,土壤呼吸呈现出先减少再增加再减少的波动变化,而Q10值则呈现出逐年降低的趋势。土壤中活性有机碳组分和真菌的丰富度的变化对土壤呼吸产生了重要影响（R~2=44.5%,P<0.05）,而Q10值主要与细菌的群落组成相关。（2）阐明了土壤水分和碱解氮通过改变微生物的群落组成而间接作用于土壤呼吸及其温度敏感性。通过耦合方差分解、相关性分析和多元逐步线性回归等方法发现,土壤性质和微生物性质共同影响土壤呼吸和Q10值（R~2=45.7%）,且二者均只与细菌的群落组成显著相关（P<0.05）。得出土壤呼吸及其温度敏感性的变化是由土壤水分和碱解氮通过改变微生物的群落组成而间接造成的结论。验证了环境因子会对微生物影响土壤呼吸的结果产生混淆,影响土壤呼吸最根本的原因是土壤微生物。此外,通过微生物共现性网络筛选出了由富营养型菌群等核心物种组成的Mod.0生态模块（主要包括:Actinobacteria,Chloroflexi,Proteobacteria和Bacteroidetes等物种占据模块物种86%）与土壤呼吸及其温度敏感性显著正相关。（3）明确了易分解有机碳相关功能基因是造成土壤呼吸及其温度敏感性产生差异的主要原因。利用最小二乘回归拟合和相关性分析发现,影响土壤呼吸及其温度敏感性的是碳功能基因（R~2=35.5%,P<0.05）,而非微生物多样性。此外,土壤呼吸及其温度敏感性主要受到降解易分解有机碳相关的功能基因的影响（如糖类降解相关基因R~2=0.355,P<0.05、淀粉降解相关基因R~2=0.273,P<0.05、半纤维素降解相关基因R~2=0.316,P<0.05和纤维素降解相关基因R~2=0.330,P<0.05）,而与降解难分解有机碳相关基因的相关性不显著（如降解几丁质、果胶和木质素等相关的基因）。总的来说,本研究揭示了土壤理化因子是通过影响微生物群落结构而间接作用于土壤呼吸和Q10的这一影响路径,验证了造成土壤呼吸和Q10发生变化的主要因素是土壤微生物的结论。识别了与土壤呼吸显著正相关的微生物生态模块Mod.0,且该模块主要由富营养型菌构成。此外,论证了微生物多样性并不是影响土壤呼吸的主要原因,而是碳降解功能基因丰度。阐明了降解易分解有机物的功能基因是引起植被恢复区土壤呼吸及其温度敏感性产生差异的主要原因。本文的研究结果从微生物网络和功能基因层面系统阐述了植被恢复区微生物对土壤呼吸及其温度敏感性的响应机制,为准确评估陆地生态系统碳循环和实现碳达峰、碳中和的目标提供了理论依据。