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保护性耕作是我国东北地区大力推广的耕作方式,具有良好的经济效益和环境效益。本研究以保护性耕作试验田黑土为研究对象,采用田间微区试验、室内分析、同位素示踪等方法,明晰土壤氮转化影响因素（土壤理化性质、氮转化功能微生物、氮转化速率）对免耕的响应,探讨肥料氮在土壤-植物中的分配、利用和损失,为合理施肥、提高产量、减少环境污染,优化黑土土壤管理及农业可持续发展提供理论依据。研究结果表明:（1）土壤氮库含量的变化与耕作措施密切相关,与秋翻（MP）相比,长期免耕（NT）显著提高了土壤表层的全氮、颗粒性有机氮（PON）、微生物氮（MBN）和水溶性有机氮（WSON）含量。对于酸解有机氮组分,免耕显著增加了0-10 cm酸解总氮、酸解铵态氮、酸解氨基糖态氮和酸解氨基酸态氮含量,增加了0-5 cm酸解未知态氮含量。对于土壤无机氮,免耕下0-5 cm和5-10 cm的硝态氮含量显著高于秋翻,铵态氮含量是0-5cm显著高于常规耕作。总之免耕增加了土壤表层（0-10 cm）全氮、活性氮、硝态氮和有机氮组分含量,有利于提高土壤氮素供应能力。（2）在长期实施免耕后,土壤理化性质发生明显不同的变化。免耕降低了土壤地温,增加了土壤水分。免耕与秋翻相比增大了耕层0-20 cm的土壤容重,增加了表层土壤硬度,免耕减小了土壤总孔隙度。免耕较秋翻增加了表层土壤有机碳、碱解氮、速效磷、速效钾的含量。土壤全氮含量与土壤土壤温度、含水量、容重、硬度呈负相关。土壤全氮含量与孔隙度、有机碳、碱解氮、速效磷含量呈显著正相关。土壤全氮含量与速效钾含量无相关性。（3）采用16S rDNA高通量测序技术16S rRNA高通量测序、Real-time PCR技术研究免耕对黑土微生物群落及氮转化功能微生物的影响,结果表明耕作只是影响了土壤微生物群落丰富度和功能多样性,对群落结构没有影响。免耕增加了土壤的微生物群落多样性,参与氮循环的菌属相对丰度较高一些。免耕下土壤氮转化功能微生物中的固氮菌（nifH）、氨氧化菌（AOB）、古细菌（AOA）相对丰度都显著高于秋翻,秋翻下土壤的反硝化菌（nosZ）的相对丰度显著高于免耕。土壤含水量、pH、有机质、全氮、FAD水解酶是影响氮转化微生物的主要土壤性状。（4）长期免耕使农田黑土的氮转化速率发生了显著变化。免耕提高了易分解有机氮矿化速率(MNlab)占总矿化速率的比值,并使土壤的总矿化速率发生了明显分层。由于较小的微生物同化速率,免耕土壤的净矿化速率显著大于常规耕作。免耕促进了0-5 cm土壤的自养硝化过程的发生,但也抑制了所有土层的异养硝化过程。长期免耕土壤可以为玉米生长提供了更多的有效氮。相关分析显示土壤的总矿化速率与有机碳含量、全氮之间有显著的正相关关系。土壤的自养硝化速率与总矿化速率、有机碳含量、全氮呈显著的正相关关系。（5）采用15N示踪技术研究免耕和秋翻下的肥料利用率,结果表明:免耕和秋翻下土壤0-5 cm残留15N肥料氮的量差异显著,表现为免耕小于秋翻,其余土层差异不显著。免耕和秋翻下土壤颗粒有机氮中和轻组有机氮中肥料氮量差异显著,表现为免耕显著大于秋翻。除了5-10 cm土层,秋翻各土层重组有机氮中肥料氮的含量显著大于免耕。免耕下的产量、吸氮量、吸收肥料15N的量、对肥料的利用率显著大于秋翻,免耕和秋翻下15N标记氮肥在植株各器官中的分布规律相同,都是籽粒>叶>鞘>茎>苞叶>穗,籽粒优先分配。（6）采用静态箱-气相色谱法对免耕和秋翻下的N2O进行采集,结果表明,秋翻下土壤N2O的平均排放量、累计排放量都显著大于免耕。秋翻下土壤肥料15N-N2O的平均排放量、累计排放量也显著大于免耕。平均有0.1%-0.16%的肥料氮以N2O形式损失掉。