我国东北地区是主要粮食产区,但是当前耕地土壤肥力下降,氮素利用低,通过秸秆还田方式提升土壤肥力基础、促进氮素利用是最经济适用的方法。秸秆深还田是在总结以往常规还田方式利弊的基础上,主张将秸秆深埋到地表以下20-40 cm土层中的还田方式,可有效解决我国东北地区玉米秸秆“产量大、运输难、利用少”等实际问题;同时提高土壤综合肥力、减少化肥用量、提高玉米氮素吸收量和氮肥利用率,不仅促进了玉米增产,还影响了土壤中氮素的周转,对可持续农业生态系统的氮平衡具有重要意义。土壤氮循环微生物驱动的硝化作用和反硝化作用是影响氮肥利用率的关键,其群落组成和丰富度直接影响土壤硝化和反硝化的能力和强度;因此,秸秆深还田如何改变土壤硝化和反硝化功能微生物是决定土壤中氮素形态和利用方式的重要机制。本研究试图从宏观到微观逐渐挖掘秸秆深还田对土壤氮素利用和氮循环微生物的影响,通过长期定位等氮量田间微区试验,设计了连续的玉米秸秆深还田（D）、秸秆覆盖还田（M）和无秸秆还田对照（C）,在试验开始后连续每年秋季收获后将秸秆还田,本研究于第五年秋收时采集植物、土壤样品,利用Illumina Hi Seq高通量测序平台和实时荧光绝对定量聚合酶链式反应技术（Quantitative real-time PCR,q PCR）,分析了土壤硝化（amo A-AOA和amo A-AOB）、反硝化（nir K和nir S）微生物群落结构、丰富度和多样性;并通过聚类性分析、主坐标分析（Principal Co-Ordinates Analysis,PCo A）、典范相关分析（Canonical Correspondence Analysis,CCA）等分析方法,从土壤氮素分配、团聚体组成、微生物功能等角度分析了秸秆深还田改变土壤硝化、反硝化微生物群落的原因,探讨了秸秆深还田土壤硝化、反硝化微生物对土壤氮素利用的影响机制,为秸秆深还田对土壤氮素转化的影响因素和机制提供理论基础。主要研究结果如下:（1）秸秆深还田提升土壤肥力基础和玉米氮素吸收量,增加氮肥利用率并提高作物产量。秸秆深还田优化了土壤三相分布和大团聚体比例,提高土壤团聚体中有机碳、氮含量,其中总有机碳（Total Organic Carbon,TOC）含量提高2.92%-111.21%、总氮（Total Nitrogen,TN）含量提高11.94%-112.01%,从而促进了玉米的根茎发育,吸收了更多的氮素,使氮肥利用率提高了59.13%。（2）秸秆深还田提高了秸秆腐解和氮转化相关酶活性,提升了土壤氮循环微生物功能和微生物量,促进了肥料氮素向土壤中的固定。秸秆深还田显著增加了土壤硝化潜势（46.15%）和反硝化潜势（96.97%）,以及土壤＞2mm团聚体和2-0.25 mm团聚体中土壤纤维素酶（39.36%）、转化酶（27.70%）、脱氢酶（43.36%）、硝酸还原酶（5.84%）和脲酶（70.09%）的活性,反映了土壤微生物腐解秸秆和氮转化功能的提升。秸秆覆盖还田土壤硝化、反硝化潜势分别提高23.08%和121.21%,反硝化潜势显著最高;显著增加了土壤＞2 mm巨大团聚体和2-0.25 mm团聚体中硝酸还原酶的活性,体现了土壤反硝化微生物群落丰富度和功能的增长。（3）秸秆深还田提高了土壤硝化微生物群落丰富度,加强了土壤硝化作用,促进了土壤铵态氮的转化。秸秆深还田各级团聚体中铵态氮显著增加,土壤硝化微生物群落α多样性和β多样性显著提高,其绝对丰度平均增长率超过70.03%,经鉴定是土壤g＿Candidatus Nitrosocosmicus菌属、亚硝化单胞菌属（g＿Nitrosomonas）和部分未知菌属增加显著。（4）秸秆覆盖还田土壤反硝化微生物丰富度显著升高,较秸秆深还田增大了土壤氮素损失风险。秸秆深还田对土壤反硝化微生物丰富度的提升程度较秸秆覆盖低,主要原因为秸秆覆盖还田促进了土壤较大团聚体中慢生根瘤菌属（g＿Bradyrhizobium）的大量增长,从而显著提高了秸秆覆盖土壤团聚体中反硝化微生物丰富度和多样性,其α多样性指数平均提高7.48%,提高了反硝化过程中土壤氮素的气态损失。（5）在本研究试验中,秸秆深还田以“高硝化、相对低反硝化”的方式增加了肥料氮素向土壤中固定量,同时减少反硝化过程中土壤氮素的其他损失,进而增加了肥料氮素在土壤中的周转,促进了玉米对土壤氮素的利用并提高了氮肥利用率。综上,本研究从土壤微观团聚体和氮循环微生物角度分析了秸秆深还田条件下土壤氮素利用的微生物机制,解释了秸秆深还田促进土壤氮素利用的原因;也从土壤氮素角度揭示了玉米秸秆深还田种植模式适合在东北地区应用,对秸秆还田过程中的氮肥合理化施用具有指导意义。