全球气候变化的背景下,随着粮食需求的增加,农业水资源短缺的形势愈发严峻。不合理的灌溉方式不仅会浪费水资源,而且会造成农田氮肥淋失及N₂O气体排放,从而加剧环境污染。节水灌溉是一种合理高效的灌水模式,不仅改善了土壤水分分布,节约了水资源,而且降低氮肥淋失量。因此,合理的灌溉对提高养分利用效率,减少地下水污染和降低N₂O环境污染具有重要作用。以往的节水灌溉研究中,对土壤水氮环境效应及其影响因素的研究不明确。因此本试验利用原位土柱模拟方法,设置3种灌水量处理（分别灌到90%、110%、130%田间持水量,记为W₁、W₂、W₃）,模拟不同灌溉条件下土壤剖面水氮分布、淋失以及土壤DOC的变化情况,同时采集、测定土柱剖面内气体N₂O浓度,并利用土壤DNA提取和荧光定量PCR方法测定不同土层内土壤硝化及反硝化功能微生物的数量和活性,通过以上手段研究灌水量对旱地土壤水氮淋失及剖面N₂O浓度的影响,揭示灌水后土壤中水氮的分布及淋失特征,以及土壤剖面氧化亚氮浓度及其影响因素,为合理灌溉提高氮肥利用率提高科学依据,揭示土壤氮迁移转化提供基础。主要结论如下:1、不同处理间土壤水氮淋失量存在显著差异,灌水量越大淋溶量越多。在整个培养过程中,W₁处理未发生淋失,W₃处理淋失量显著大于W₂处理。W₂和W₃处理渗滤水量分别约为90和264ml,W₂铵态氮和硝态氮淋失量分别为16.21和0.03mg,W₃处理分别为36.23和0.11mg。2、灌水后土壤水氮分布发生了显著变化。土壤含水率显著增加,表层0-10cm最大,但是处理间无显著差异,随着时间增加,土壤含水率保持稳定。不同灌水处理土壤铵态氮差异不明显,主要集中在表层,而土壤硝态氮含量差异显著,灌水量大者硝态氮淋失大。随着时间增加,土壤铵态氮呈下降趋势,硝态氮含量先降低后增加。三个灌水处理相比较,W₁处理土壤含氮量最高,损失量最少。3、灌水后土壤N₂O释放的潜在能力显著增加。不同处理土壤剖面N₂O浓度变化趋势相似,随着时间增加,各深度N₂O浓度先增加后减小的,在第2d达到最大,其中10cm深度N₂O浓度增加最快且浓度最高,20cm其次,表明10cm以上土壤N₂O释放潜力最高。不同处理土壤剖面N₂O浓度存在显著差异,随着灌水量增加,N₂O浓度先增大后减小,土壤nar G、nosZ基因丰度都显著增加,表明灌溉影响了反硝化微生物的生长繁殖,并且土壤N₂O产生是土壤反硝化第一步和最后一步的共同结果。三个处理中W₁处理土壤N₂O释放潜力最低。4、灌溉促使土壤含水率、DOC含量、铵态氮及硝态氮浓度发生改变,并且均随着深度增加而降低,从而使土壤表层N₂O产生能力要大于底层。但是同一土层土壤剖面N₂O浓度随着灌水量增加先增加后降低,而土壤硝态氮浓度随着灌水量增加而降低,铵态氮处理间无显著差异,表明土壤N₂O的产生并非只由底物浓度控制。5、灌水后随着土壤中NO₃-N含量减少,N₂O浓度迅速增加,此时土壤narG基因丰度显著增加,nosZ基因丰度也显著增加,当土壤NO₃-N含量增加,N₂O浓度降低,此时土壤narG、nosZ基因丰度降低。表明N₂O产生的主要来源是NO₃-N反硝化,并且其作用强度与含narG、nosZ基因反硝化微生物密切相关。6、随着灌水量的增加,土壤淋失量增加,硝化及反硝化微生物数量也发生显著变化,土壤内N₂O浓度先增大后降低。三个灌水处理中,W₁处理未发生淋失,且N₂O产生量最低,因此选择W₁处理灌溉最合理,即节水灌溉对提高氮肥利用,减少环境污染具有巨大潜力。