设施栽培土壤在人工调控下进行生产，由于大量施用氮肥导致设施栽培土壤酸化、生产力下降且土壤N2O排放增加。N2O不仅可以产生温室效应，还可以间接破坏臭氧层，使其在全球气候变化和生态环境变化研究中备受关注。因此，为了改善设施栽培退化土壤质量和降低土壤N2O的排放，对设施栽培土壤氮循环的研究已迫在眉睫。　　 本研究选用酸化设施栽培土壤，添加质量比为5％的生物炭开展盆栽试验，综合运用核酸提取、实时荧光定量PCR等分子生物学技术，分析生物炭对土壤中硝化和反硝化功能微生物群落丰度及活性表达、N2O排放通量和油菜体内硝酸盐与亚硝酸盐含量的影响。论文的主要研究成果如下:　　 生物炭对功能微生物群落丰度的影响:结果表明，添加稻秆生物炭显著增加土壤中AOA、AOB及nirK-基因型反硝化菌的丰度，提高了土壤的硝化潜势;而添加污泥生物炭却没有显著影响上述功能微生物的丰度及相应生态功能。此外，添加稻秆生物炭还可以显著减少油菜植株内的硝酸盐与亚硝酸盐的含量，而添加污泥生物炭则有效降低油菜体内的铵态氮盐含量。　　 生物炭对功能微生物群落丰度和活性表达的影响:本试验基于上一试验结果，选用效果较好的稻秆生物炭进行盆栽试验，分析生物炭对土壤中硝化和反硝化功能微生物群落的丰度与活性表达、N2O排放通量及油菜体内硝酸盐与亚硝酸盐含量的影响。研究结果表明，施用生物炭能够显著增加设施栽培土壤的pH值，有效抑制设施栽培退化土壤的酸化，提高土壤的全碳、全氮含量及碳氮比。而且施用稻秆生物炭能够显著增加土壤中AOA、AOB及nirK-、nirS-基因型反硝化菌的群落丰度，提高AOA和nosZ-基因型反硝化菌的活性表达，同时提高了设施栽培土壤的硝化与反硝化潜势，并且在不种植蔬菜作物时，施用稻秆生物炭对设施栽培土壤N2O的排放具有明显抑制作用。此外，施用稻秆生物炭能够大幅度增加油菜植株地上部的生物量，同时能够显著降低油菜体内的亚硝酸盐的含量，提高设施栽培蔬菜的品质，改善农产品安全。上述结果表明，施用生物炭能够在一定程度上定向调控土壤氮元素转化，降低设施栽培土壤温室气体排放及减少蔬菜体内的亚硝酸盐含量。　　 本试验系统研究了生物炭对我国典型设施退化土壤中的氮转化相关功能微生物的影响，为生物炭影响土壤中氮转化过程的相关机制提供了理论基础，为修复设施栽培退化土壤及减少蔬菜中的硝酸盐与亚硝酸盐含量提供了新方法，具有重要的生态学和实践意义。