现代化农业生产中土壤氮素的迁移与转化可能导致不同程度的环境问题。反硝化作用作为农田氮素损失的重要途径之一，其产物N2O作为主要的温室效应气体和破坏臭氧层的痕量气体，已成为环境科学，农业科学和生物地球化学等领域的研究热点。为了研究不同的耕作措施(连作和轮作)对土壤氮素循环，特别是反硝化过程的影响，本论文通过一系列的实验，研究了在耕种作物种类、冻融过程和土壤水分等环境因素下，不同耕作措施土壤反硝化的响应。主要研究结果如下：　　 (1)在对基于乙炔抑制测定土壤反硝化方法改进和完善过程中，实验表明，校正公式(Correction Factor)能有效地避免因密闭体系内连续多次气体采样所造成的稀释效应而产生的误差。在连续多次采样中，随着采样次数的增加培养体系内的气压降低将会影响到N2O的释放，从而影响到校正公式的适用性。综合考虑低气压和校正公式的使用，基于乙炔抑制测定反硝化的培养试验建议在密闭培养空间的体积和单次气体采样体积比(H∶GS)大于26的条件下进行。此外，对于潜在反硝化测定的培养时间最好在3-5小时之间，而最佳采样次数为3-4次。　　 (2)在不同连作和轮作耕作措施下，土壤反硝化过程也随之变化。本底、外源NO3-和潜在反硝化速率的结果表明，不同的耕作系统中土壤的可利用碳是反硝化过程的限制因子。基于相应连作处理的均值比较，三年轮作方式能够刺激本底和外源NO3-反硝化速率的提高。不论是当季作物还是轮作中前季作物都对土壤反硝化过程起到重要作用。此外，轮作过程对土壤反硝化速率的影响不仅仅来自轮作周期内各单一作物凋落物影响之和，更为重要的影响来自各个作物凋落物的协同刺激。　　 (3)比较越冬前后的不同耕作措施下(连作和轮作)的土壤主要化学性质和反硝化速率，结果表明，越冬并不能增加土壤可溶性有机碳和硝态氮的浓度，但是总碳浓度在连作和三年轮作土壤中显著增加。尽管越冬后土壤反硝化主要还是受碳源的限制，但是越冬对土壤养分浓度的影响并不导致土壤反硝化速率与之相应的变化，相反，越冬后反硝化速率增加，特别是在连作土壤中。两年轮作土壤反硝化酶活性对越冬的响应不明显。因此，田间条件下的冻融过程对土壤反硝化过程的影响并不主要基于对反硝化微生物的营养基质的影响，更重要在于对土壤反硝化微生物的群落结构的影响。　　 (4)在土壤水分对连作和轮作土壤氮的转化影响中，实验表明土壤无机氮浓度随着土壤含水量的增加而减少，土壤无机氮的损失源于土壤反硝化过程。相对于连作和两年轮作土壤，这种影响在三年轮作土壤中不明显。相对于恒定含水量处理，三年轮作土壤的净氮矿化量对干湿交替过程比连作和两年轮作土壤更敏感。恒定含水量90％WFPS处理中的土壤N2O排放量最大，但是干湿交替对土壤N2O释放影响不明显。三年玉米-大豆-冬小麦轮作的耕作方式在减少N2O排放和增加氮的有效性方面比两年玉米-大豆轮作和玉米连作更具有优势。　　 (5)在土壤水分对连作和轮作土壤碳的转化影响中，结果表明无论是恒定含水量还是干湿交替，土壤碳矿化速率与土壤水分之间具有显著的正相关关系。干湿交替对CO2脉冲的产生相对于高恒定含水量处理(75％-90％WFPS)而言并不明显。三年轮作土壤相比连作和轮作土壤而言能在减少CO2排放。