在全球变化的大背景下，地球陆地生态系统碳循环的研究一直是近些年国内外研究的热点之一。占地球陆地面积约12%的喀斯特地区是全球陆地生态系统的重要组成部分，具有岩石碳库大、碳循环速度快、对全球变化响应和反馈敏感等特征，理应受到更多的关注。不可否认，这些年大家对岩溶作用的碳汇效应、过程机制开展大量的理论、实测和模拟研究，也获得了突破性的进展。但是，对于喀斯特土壤碳循环方面的研究相对薄弱，亟待加强。之所以突出喀斯特土壤碳循环研究的重要性，原因有二：一是，喀斯特土壤作为生态系统的关键组成部分，不仅其本身碳的蓄积和排放对于整个生态系统碳平衡具有重要意义，而且更是岩溶碳汇效应的核心驱动因子；二是，喀斯特具有双层结构，导致地上-地下相互连通、土壤厚度小且连续性差、对气候变化的响应敏感等，喀斯特土壤的非地带性区域特征非常鲜明。在气候变化的背景下，喀斯特土壤呼吸对于温度、降水变化的响应研究是自然而然的命题。根据喀斯特土壤的基本特征，按照降水变化导致土壤干湿交替发生变化--土壤干湿交替变化导致土壤环境及微生物发生变化---土壤呼吸发生变化这一逻辑规律和机理图像，我们选择“喀斯特土壤呼吸对干湿交替的响应规律及其微生物学机制研究”作为学位论文的题目。本学位论文首先获取贵州省84个气象站点近60年的逐日数据来揭示全球变化背景下贵州降水的变化性及其空间分异，其次依托定位连续观测来揭示土壤含水量对降水变化的响应规律，再者依托定位连续观测来揭示土壤呼吸对土壤含水量变化的响应，最后通过控制性试验来解析土壤呼吸对土壤含水量变化响应的微生物学机制，获得了如下几个方面的结果和认识。贵州省1961-2017年平均降水量为1209.47mm，年降水量总体呈现减少趋势，减少速率为10.78mm/10a；贵州省降水格局发生了变化，降水期的特征更为明显、更为集中，有雨日降水量和最大日降水量均呈现出增加趋势，连续多天无降水的概率增加。受季风影响及周期性制约，贵州省降水的时间、空间分异明显：按东西划分，西部地区年降水量和变异性均高于东部地区，按南北划分，南部地区年降水量明显高于北部地区；全省年降水量具有近30年的周期变化性，连续无降水的周期性更为明显，即1961-1972和2004-2017年为相对低概率期、1973-2003年为相对高概率期，可能意味着周期性是本区域乃至更大区域气候变化的主要制约因素。在4个水文年的监测期内，土壤相对含水量低于40%（干旱严重）的天数占全年的8.4%、土壤相对含水量为40-60%（呈现旱象）的天数占全年的31.6%，显示全年有40%的时间土壤水分处于不利于生物生长的状况；喀斯特土壤旱象、干旱严重的状况不仅出现于旱季，相对含水量低于40%、40-60%的状况在旱季出现的比重分别为5.4%、20.1%，在雨季出现的比重分别为3.0%、15.3%。喀斯特土壤水分对降水的响应呈现出不同的态势：土壤水分对降水没有响应，对于小于小雨、中雨、大雨均有无响应的情形出现，无效比例分别为49.3%、9.7%、13.8%，其原因各有不同；土壤水分的丰、缺对不同雨强的降水的响应方式和过程均有所不同，体现出一定的复杂性。在连续无降雨的状况下喀斯特土壤水分衰减呈现一定的规律性，无论雨季还是旱季土壤相对含水量均快速地降至60%，呈现旱象；但是，土壤相对含水量从60%降至40%所用时长呈现出明显的季节差异性，雨季的时长明显小于旱季，可能意味着雨季温度驱动的蒸发作用明显强于旱季。土壤呼吸的长期定位观测发现，喀斯特土壤呼吸在降雨前后存在着明显的差异性，我们认为降水对喀斯特地区的土壤呼吸有着更大的激发效应，忽视这种激发效应可能会低估喀斯特生态系统通过土壤呼吸向大气排放CO2的通量；多重干湿交替室内模拟实验干旱土壤复水后，土壤呼吸明显增加，观察到较为明显的Birch效应，复湿后的24小时土壤呼吸产生的CO2分别占每个周期总释放量的24.43%、24.53%和22.27%。对实验过程中CO2释放量以及土壤水分进行拟合，发现二者呈极显著相关关系，土壤含水量对土壤呼吸的解释度为79.5%。结合多种环境因子对土壤呼吸进行RDA分析，土壤含水量在三个干湿交替循环过程中对土壤呼吸的权重最大，影响显著。室内模拟干湿交替实验结果得知，频繁的干湿交替作用造成微生物量及微生物活性降低，干旱土壤复水后矿化作用显著增强，并且复水事件刺激了这些微生物的大量繁殖。干湿交替对微生物量的作用表现在每次干旱后期微生物量均较低，在干旱条件下有部分微生物死亡，胞内有机质释放，在土壤重新湿润时被其他微生物分解利用，为Birch效应提供物质基础。 通过MiSeq Illumina平台对土壤样品细菌、真菌和古菌的高通量测序获取了大量序列，测序结果显示本研究区土壤细菌分属32个门58个纲826个属；土壤真菌分属42个门52个纲876个属。对干湿交替处理土壤进行微生物群落结构分析，经过三个循环的干湿交替处理，细菌和真菌群落结构均发生改变，丰富度和多样性降低，古菌群落对干湿交替变化不敏感。