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土壤有机碳矿化是陆地生态系统碳循环的重要环节，也是影响土壤质量变化的关键生物地球化学过程。在当前全球气候变化和农业集约化快速发展的背景下，土壤有机碳矿化研究已成为农学、土壤学及环境科学的重要内容。施肥是人类对农田土壤最直接的影响活动，关于长期不同肥料施用下土壤有机碳矿化的研究已进行较多，但土壤团聚体中有机碳的矿化规律及对施肥的响应特征仍不清楚。本论文依托布置在红壤水稻土上的20年长期田间小区试验，重点研究了不同施肥处理土壤在全土和团聚体水平上有机碳及其活性组分的含量与分布特点、酶活性和微生物群落多样性变化以及有机碳矿化对温度和水分条件变化的响应，同时还研究了水稻产量及土壤养分在不同施肥处理间的变化，结果可为阐明土壤有机碳循环特征及作用机制，制定合理可行的养分管理措施等提供依据。 试验共包括以下9个处理:对照（不施肥，CK）、有机质循环(C)、化学氮肥(N)、氮肥+有机质循环(NC)、化学氮磷肥(NP)、化学氮磷钾肥(NPK)、氮磷钾肥+循环(NPKC)、化学氮钾肥(NK)和化学氮磷钾肥+1/2秸秆回田(NPKS)。结果表明，单施氮肥或施氮钾肥(N、NK)对水稻产量和土壤养分含量影响较小;与未施磷处理相比，施磷处理水稻年产量、土壤有机碳、全氮、碱解氮、全磷和速效磷含量分别平均提高了196.6％、11.4％、19.4％、14.0％、100.6％和300.1％;与未施有机肥处理相比，施有机肥处理的上述各指标分别提高了85.4％、23.8％、25.0％、15.0％、38.6％和86.8％。磷肥和有机肥的施用也提高了土壤活性有机碳组分含量和酶活性。施磷处理较未施磷处理易氧化有机碳、可矿化碳和微生物生物量碳含量及转化酶和淀粉酶活性分别提高了6.8％～24.7％、14.8％～49.3％、57.6％～33.6％、16.2％～42.5％和38.2％～117.1％;施有机肥处理与未施有机肥处理相比，相应指标则分别提高了13.9％～36.7％、4.1％～28.6％、5.0％～94.0％、7.7％～78.6％和61.3％～63.2％。 施肥对土壤微生物群落多样性产生显著影响，不同施肥处理土壤微生物群落组成和微生物对碳源的代谢模式发生明显改变。与对照相比，施用磷肥和有机肥的处理土壤微生物总PLFA含量提高了13.6％～68.9％，各菌群PLFA含量也有不同程度提高。磷肥和有机肥的施用也提高了微生物群落的AWCD值和功能多样性指数。选取四个处理（CK、C、NPK和NPKC）研究了土壤细菌群落结构，结果显示，红壤水稻土细菌的优势类群为放线菌门、绿弯菌门和厚壁菌门，不同施肥处理细菌群落结构差异较大。对影响土壤微生物群落多样性因素的研究表明，有机碳、全氮和全磷是影响微生物群落组成的主要因素;影响微生物群落功能多样性的主要因素是有机碳和速效磷;影响细菌群落结构的主要因素是有机碳和总磷。不同施肥处理正是导致上述因子的变化从而造成土壤微生物群落多样性的差异。磷肥和有机肥的施用，增加了作物产量，促进了有机碳的积累，从而改善了土壤微生物群落结构。 不同施肥处理土壤呼吸释放CO2的速率在培养开始时较大，随着培养时间的延长，释放速率逐渐趋于平缓。一级动力学方程均能较好描述不同施肥处理土壤有机碳的累积矿化量动态。施用化学磷肥和有机肥提高了土壤有机碳累积矿化量，比未施磷肥和有机肥的处理分别高26.0％和31.6％。好气和淹水条件下，当温度由25℃升高到35℃时，有机碳累积矿化量分别平均增加了32.7％和21.4％。好气和淹水条件下不同施肥处理土壤温度系数Q10值分别为1.01～1.62和1.16～1.30。淹水条件下土壤有机碳矿化高于好气条件，有机碳累积矿化量在25℃和35℃时，淹水比好气分别平均增加了98.7％和89.0％。将土壤养分、有机碳组分和微生物学指标与有机碳的累积矿化量进行相关性分析，结果显示，土壤有机碳矿化强度的高低是土壤中能被微生物利用的底物的多少和微生物代谢活性大小及环境因素综合作用的结果。 长期不同施肥处理对＞2 mm团聚体含量影响最大，施有机肥的处理(NC、NPKC、C)显著提高了该粒级团聚体的含量，较对照分别高37.0％、22.6％和33.2％。有机碳和全氮含量在1～2 mm团聚体中最高，在0.053～0.25 mm团聚体中最低，＞0.25 mm大团聚体比＜0.25 mm微团聚体含有更多的有机碳和全氮。有机肥和化肥的施用均提高了各粒级团聚体中有机碳和全氮的含量，NC处理各粒级团聚体中有机碳和全氮含量均最高，较对照的各粒级分别提高17.0％～34.6％和25.8％～48.3％。＞2 mm和0.25～1 mm粒级团聚体对全土有机碳和全氮的贡献率最大，前者对全土的贡献率分别为24.7％～37.3％和25.5％～38.0％，后者的贡献率分别为22.1％～30.3％和23.3％～33.7％。各粒级中，＜0.053 mm团聚体碳氮比最小，较大粒级团聚体含有更多的新鲜有机碳。大粒级团聚体易氧化有机碳、微生物生物量碳和可矿化碳含量高于微团聚体，其转化酶和淀粉酶活性也较高。同一粒级下，CK、N和NK处理活性有机碳组分含量和酶活性最低，磷肥和有机肥的施用提高了各级团聚体活性有机碳组分含量和酶活性。 对CK、C、NPK和NPKC四个处理土壤团聚体微生物群落多样性的研究表明，粒级大小和施肥处理显著影响团聚体微生物群落组成和功能多样性。微生物总PLFA含量和各菌群PLFA含量随着团聚体粒级的减小而降低，施肥显著提高了＞2 mm团聚体的总PLFA含量（分别提高26.8％、28.7％和33.1％）和各菌群PLFA含量。＞2 mm和0.053～0.25 mm团聚体微生物群落AWCD值最高，AWCD值最低的是＜0.053 mm团聚体。NPKC处理各粒级团聚体微生物群落AWCD值和功能多样性指数显著高于其他处理。粒级大小和施肥处理也显著影响团聚体细菌群落结构，不同施肥处理土壤团聚体细菌的优势类群是变形菌门、绿弯菌门、放线菌门和厚壁菌门。典范对应分析或冗余度分析的结果表明，影响团聚体微生物群落组成的主导因素是有机碳，碳氮比是影响团聚体微生物群落碳源代谢模式和细菌群落结构的最主要因素。 不同施肥处理土壤团聚体有机碳的矿化动态与全土基本一致，一级动力学方程均较好地描述了土壤团聚体的有机碳累积矿化量动态，团聚体潜在可矿化碳含量与团聚体有机碳含量显著正相关。同一处理下，大团聚体的有机碳累积矿化量高于微团聚体;同一粒级下，CK、N和NK处理有机碳累积矿化量最低，磷肥和有机肥的施用均提高了有机碳的累积矿化量。对全土有机碳矿化贡献最大的是＞2 mm和0.25～1 mm团聚体;25℃好气条件下，大团聚体对全土有机碳矿化的贡献率为53.9％～90.8％，微团聚体的贡献率为19.7％～31.0％。无论是好气还是淹水条件，温度的提高显著增加了团聚体有机碳的累积矿化量;淹水条件下团聚体有机碳累积矿化量显著高于好气条件。好气和淹水条件下团聚体的Q10值均高于全土，表明团聚体有机碳矿化速率对温度的敏感性更高。将团聚体有机碳组分和微生物学指标与有机碳累积矿化量进行相关性分析，综合来看，土壤团聚体有机碳的矿化强度取决于团聚体中有机碳的含量和稳定性。 综上所述，红壤水稻土施用化学磷肥和有机肥，在提高土壤肥力和生产力的同时，也增加了土壤及其团聚体有机碳的矿化。温度的提高及淹水条件同样促进了土壤及团聚体有机碳的矿化。土壤大团聚体不仅相对含量较高，而且含有更多可被微生物分解利用的有机碳及更高的微生物活性，因此在土壤有机碳矿化中发挥主导作用。