随着全球气候变暖的趋势加剧,高山环境不断发生改变,垫状植物作为广泛分布于高山环境的优势耐胁迫物种,其对其它地上植被的保育作用已得到广泛关注。在高山环境中,垫状植物不仅促进土壤的形成与成熟,还通过改善土壤水分与温度等非生物条件促进邻近植物的生长及建植。近年来有研究发现垫状植物与其它植被间的相互作用关系处于动态的变化过程中,且这种相互作用受垫状植物表型与其冠层面积大小的影响。然而目前对于垫状植物冠层下土壤微生物多样性与群落结构少有报道,尤其是垫状植物表型变异对土壤细菌和真菌群落结构与功能的影响,以及不同冠层面积与土壤微生物群落之间的响应关系知之甚少。而研究高山垫状植物生态系统土壤微生物群落的分布特征及其驱动因子,可为揭示垫状植物的保育作用机制及其对地下微生物群落的影响方式奠定坚实的基础,同时对于保护高山地区环境具有重要理论指导意义。本研究选取我国祁连山与天山地区广泛分布的两种垫状保育植物囊种草（Thylacospermum caespitosum）与甘肃雪灵芝（Arenaria kansuensis）冠层下土壤微生物为研究对象,采用高通量测序、Biolog微平板培养、磷脂脂肪酸测定以及土壤酶活性测定等方法,系统研究了垫状植物冠层下的土壤细菌与真菌物种多样性、群落组成、功能特征及其相互作用关系,分析了垫状植物的表型变异及不同尺度的非生物因素对土壤细菌与真菌群落结构与功能的影响,以及土壤细菌和真菌群落结构与功能对具有不同冠层面积的垫状植物的响应,主要获得以下结论:1)土壤真菌群落结构更易受到垫状植物及其表型变异的影响。土壤真菌多样性受到与垫状植物相关生物因素的显著影响;其主要优势类群Mortierellomycota和Basidiomycota的相对丰度在垫状植物冠层下与冠层外裸地间表现出差异。土壤细菌多样性、群落组成及其大部分门水平分类群的相对丰度主要受到土壤p H值及大尺度环境的水热条件差异的影响;祁连山样地Proteobacteria、Firmicutes和Nitrospirae等主要细菌类群的相对丰度显著地高于天山样地,与此相反,Chloroflexi和Gemmatimonadetes在天山样地具有较高的丰度。2)与表型变异相比,土壤微生物功能受囊种草存在与否的影响更明显。所有囊种草冠层下土壤微生物的碳源利用能力均高于冠层外,尤其在天山样地,囊种草对土壤微生物的碳源代谢活性表现出了显著的促进作用。囊种草的保育作用使得土壤微生物对氨基酸类、酯类、醇类、胺类与羧酸类底物的代谢活性普遍高于无囊种草覆盖的土壤微生物。在天山样地,紧密型囊种草显著地提高了土壤微生物对醇类底物的代谢活性。同时发现垫状植物的表型变异显著地影响了用于表征土壤微生物活性的脱氢酶、磷酸酶以及脲酶的活性。3)土壤细菌群落结构对垫状植物冠层的大小响应尤为强烈,而土壤真菌群落结构的响应则相对较弱。不同冠层面积的垫状植物下细菌群落多样性与物种组成均表现出显著差异。冠层下土壤细菌的多样性与其冠层面积呈现出正相关关系。细菌门水平分类群Proteobacteria、Planctomycetes、Bacterioidetes、Nitrospirae、Chloroflexi及Gemmatimonadetes等的相对丰度在不同冠层面积的垫状植物下表现出显著差异。通过土壤微生物共现网络的进一步分析发现,随着垫状植物冠层面积的增大,其冠层下细菌物种间的关联性更为紧密,相互作用关系变得更为复杂,关键种的出现频率也更高。相对而言,土壤真菌多样性的变化虽然也表现出逐渐升高的趋势,但这种差异较弱。此外,真菌群落物种组成与门水平主要分类群的相对丰度并未受到垫状植物冠层面积的显著影响;通过共现网络分析发现,垫状植物冠层面积的增大并未明显增加土壤真菌物种间的相互作用关系的复杂性与紧密性。进一步发现γ-Proteobacteria纲和Agaricomycetes纲分别对维持垫状植物冠层下土壤细菌与真菌群落稳定性发挥着重要作用。4)土壤细菌和真菌的群落功能对垫状植物冠层大小均产生了响应,尤其在大型垫状植物冠层下土壤中,参与物质分解代谢的微生物类群的相对丰度较高。通过对土壤细菌与真菌群落的功能预测分析发现,垫状植物的有无是影响细菌群落功能多样性的主要因素,相比于冠层外裸地,小型垫状植物与大型垫状植物冠层下的土壤细菌群落功能更为相似。垫状植物冠层下土壤中的腐生型真菌丰度均高于冠层外土壤中的丰度,且腐生型是真菌群落的主要营养模式。其中,木质腐生真菌的相对丰度在大型垫状植物冠层下土壤中最高,在裸地土壤中的丰度最低。综上所述,高山垫状植物对土壤微生物群落结构及功能均有影响,但对真菌群落结构的作用更为明显。此外,垫状植物的冠层面积不同也能改变土壤微生物的群落结构与功能。本研究从不同角度系统研究了垫状植物对土壤微生物群落结构与功能的影响,明确了γ-Proteobacteria纲和Agaricomycetes纲分别对维持垫状植物冠层下土壤细菌与真菌群落稳定性具有重要作用,为深入揭示保育植物的作用机制提供了理论依据,为阐释地上群落与地下群落之间复杂的相互作用关系提供了理论支持,为提高高山生态系统服务功能奠定了基础。