近年来,温室气体排放所带来的大气问题严重,N₂O是仅次于CO₂和CH₄需要管控的温室气体,土壤排放的N₂O是大气中N₂O的主要来源。影响土壤中N₂O排放的因素很多,其中水分含量的变化可能会影响土壤中硝化、反硝化微生物的活性并影响土壤中氮素的转化以及N₂O的产排。本文以东北黑土作为研究对象,采用培养法,结合了DNA提取、实时荧光定量PCR、高通量测序等分子生物学技术,配合纳氏试剂分光光度法、紫外分光光度法和气相色谱法研究了不同水分状况、不同气体填充条件对土壤中硝化反硝化微生物功能基因拷贝数、种群以及氮素转化过程的影响,为实践中东北黑土N₂O产排以及研究N₂O产排路径提供科学依据。本文得到结论如下:（1）在40%WHC水分含量条件下,土壤中主要发生的是硝化作用,微生物优势纲为Actinobacteria和Thermoleophilia,优势属为Paenibacillus和Sporosarcina;80%WHC水分含量条件下,土壤中硝化作用和反硝化作用同时进行,但反硝化强度大于硝化强度,nir S基因和nos Z基因是促进反硝化作用的主要功能基因,其中nos Z基因是促进N₂O转化成N₂的关键基因,微生物优势纲为Betaproteobacteria和Alphaproteobacteria,优势属为Methylobacterium和Coprococcus。（2）低水分含量土壤中主要发生的是硝化作用,氨氧化功能基因拷贝数增加,硝化作用产生N₂O较少,高水分含量土壤中硝化反硝化功能基因拷贝数均很多,进行了完全反硝化作用将N₂O转化成N₂,N₂O排放含量相对较少;在10%乙炔+90%空气条件下,乙炔抑制了硝化作用和nos Z基因的活性,随水分含量的增加,使nir S基因拷贝数增多,进而促进了反硝化作用,N₂O的排放增多,但抑制了N₂O向N₂的转化过程,从而造成了N₂O的大量积累;在好氧条件下,氨氧化功能基因拷贝数较多,随着水分含量的增加,部分土壤出现了厌氧区,反硝化作用略微增强,排放N₂O转化成N₂,出现了极少量N₂O的积累;在厌氧条件下,硝化作用受到抑制,促进了反硝化作用并伴随大量N₂O产生,随着nos Z基因拷贝数的增多,N₂O进一步还原成N₂。