氮素是一种重要的生命元素,对于维持生态系统的组成、功能、健康等具有重要的作用。土壤氮素矿化作用、硝化作用和反硝化作用是关键的氮素循环过程,明确其速率及其影响因素对于认识土壤氮动态具有重要的意义。亚热带地区是中国重要的工农业生产基地,集中了全国22.5%的人口。为了满足人们对各种农业产品的需求,近70年来,该地区农业生产快速发展,土地利用方式发生了急剧的变化。该地区气候条件具有高温多雨的特点,淋溶非常强烈,土壤侵蚀严重,有机碳、氮含量普遍较低。土壤为酸性可变电荷土壤,脱硅富铁铝明显,土壤强酸性是限制农业生产的障碍因子之一。随着土地利用方式的变化,以及施化肥、有机肥、石灰等管理方式的改变,会显著影响土壤物理、化学、生物性质,进而可能影响土壤氮转化过程和土壤氮去向,引发与活性氮有关的环境问题。因此,阐明土地利用方式对红壤氮转化过程的影响,明确其主要驱动因子,对于制定针对性的管理措施,实现红壤氮素的合理调控具有重要的意义。江西省是中国典型的红壤分布区域,区域内林地、茶园、旱地、水田是主要的农、林业土地利用方式,其各占区域总面积的63.1%、0.3%、2.0%和10.5%。其中,毛竹是本区重要的经济林资源,约占林地总面积的10.1%。针对这些特点,本研究以江西省鹰潭市为研究区域,选取林地、毛竹林、茶园和旱地4种利用方式为研究对象,采用好氧培养方法测定土壤氮素净矿化和净硝化速率,采用厌氧培养方法测定反硝化势和气态产物N2O和N2的排放速率,同时使用实时荧光定量PCR定量氨氧化细菌（AOB）、氨氧化古菌（AOA）和反硝化功能基因nir S、nir K和nos Z的丰度,初步研究土地利用方式对红壤氮矿化、硝化和反硝化过程的影响,分析其主要影响因子。在此基础上,设置土壤因子调控试验（本研究是p H梯度调控试验）,进一步明确p H对红壤氮过程的影响机制;依托长期施用有机肥和石灰的定位试验,采用15N成对标记技术结合数值优化模型方法,定量土壤氮转化过程的初级转化速率,明确长期施用有机肥和石灰对红壤氮转化过程的影响机制,最终阐明土地利用方式对红壤氮转化过程的影响及其驱动因子。结果表明,不同利用方式红壤反硝化势和N2O和N2的排放速率差异明显,土壤反硝化势强弱顺序依次为:竹林>茶园>林地>旱地。反硝化势与土壤有机碳（p<0.05）、厌氧培养期间土壤CO2累积排放量（p<0.01）、nir S基因丰度（p<0.05）和nir K基因丰度（p<0.05）呈显著正相关关系。逐步回归分析结果表明,CO2累积排放量表征的易矿化碳是造成不同利用方式红壤反硝化势差异的主要原因,可以解释反硝化势变化的66%（p<0.01）。不同利用方式红壤N2O和N2排放速率差异明显,旱地红壤N2O和N2排放速率均最低,表明土壤p H值的提升并没有增加旱地红壤的反硝化损失风险和N2O排放速率。土壤易矿化有机碳含量也是影响不同利用方式红壤N2O和N2排放速率的主要因素。反硝化功能基因nir S、nir K和nos Z的丰度均与CO2累积排放量呈显著正相关关系,进一步支持了土壤易矿化有机碳含量是影响不同利用方式红壤反硝化势和气态产物排放的主要因子。土壤p H是影响不同利用方式红壤反硝化气态产物N2/N2O比值的主要因素,但是p H影响红壤N2/N2O比值的微生物机制仍需要进一步研究。不同利用方式红壤AOA基因拷贝数在6.20?106到6.58?106 copies g-1土;AOB基因拷贝数在4.18?106到7.41?106 copies g-1土,AOA和AOB丰度的最大值均出现在旱地红壤。旱地红壤0～7天和0～14天的氮素净矿化速率分别为3.46和1.62 mg kg-1,均显著高于其他利用方式。氮素净矿化速率与土壤p H值呈显著的正相关关系（P<0.05）,与C/N呈显著的负相关关系（P<0.05）,说明土壤p H和C/N是影响不同利用方式红壤氮素净矿化速率的主要因子。旱地红壤0～7天和0～14天的净硝化速率分别为5.33和3.06 mg kg-1,也均显著高于其他利用方式。净硝化速率与铵态氮（NH4+-N）含量（P<0.01）、p H（P<0.05）和AOB（P<0.01）均呈显著的正相关关系,表明土壤p H和可利用NH4+-N含量是影响红壤净硝化速率的重要因素,高土壤p H和NH4+-N含量有利于AOB的生长和活性,从而明显增加净硝化速率。然而,不同利用方式红壤的N2O排放速率却没有显著的差异,说明利用方式似乎不影响土壤N2O排放,这与净硝化速率变化规律相矛盾。可能的原因是,除了硝化作用外,好氧培养条件下还存在其他重要的N2O产生途径,将来的研究中需要关注不同利用方式红壤N2O产生途径,以阐明红壤N2O排放机制。以林地红壤为研究对象,使用石灰调节土壤p H值,形成5个p H梯度处理（p H=4.6、5.7、6.8、7.5、8.2）,采用好气培养方法测定土壤净氮矿化速率和净硝化速率,采用实时荧光定量PCR测定氨氧化细菌（AOB）和氨氧化古菌（AOA）的丰度,进一步验证p H对红壤净氮矿化速率和净硝化速率的影响,明确其影响机制。研究结果表明,净氮矿化速率（P<0.05）和净硝化速率（P<0.01）均随p H值的增大而显著增加。净硝化速率与净氮矿化速率（P<0.01）和AOB丰度（P<0.01）均呈显著正相关关系。这些结果表明,红壤氮矿化过程对p H值变化响应敏感,高p H有利于氮矿化作用的发生。氮矿化作用不仅为硝化作用提供了底物,也会增加土壤微域的p H值,有利于AOB的生长,从而激发自养硝化速率。以施用有机肥和石灰的长期定位试验红壤为研究对象,采用15N成对标记技术结合数值模型,研究长期施用有机肥和石灰对亚热带红壤氮转化过程和氮去向的影响,进一步探讨农业管理措施对旱地红氮转化和氮去向的影响机制。定位试验共有4个处理,1)对照（CK,不施肥和石灰）;2)低量(LM,150 kg N ha-1 y-1);3)高量(HM,600 kg N ha-1 y-1);4)高量+石灰(HML,600 kg N ha-1 y-1+3 000 kg石灰ha-1（3a）-1)。研究结果表明,长期用有机肥会明显提高红壤初级氮矿化和NH4+微生物同化速率,特别是高量施肥处理（HM和HML）（p<0.05）。NH4+微生物同化速率和初级氮矿化速率呈显著正相关关系（p<0.01）。初级氮矿化速率和NH4+微生物同化速率均与土壤全氮、有机氮含量和C/N比呈显著的正相关关系（p<0.01）。同时,长期用有机肥会明显激发初级自养硝化速率（p<0.05）,而且高量处理激发程度高于低量处理。与只用有机肥相比,施用石灰更大幅度的激发了初级自养硝化速率（p<0.05）。初级自养硝化速率与初级氮矿化速率（p<0.01）和土壤p H（p<0.01）呈显著的正相关关系。玉米产量与初级氮矿化速率显著正相关（p<0.01）;而NO3-淋溶量和气态氮（N2O）排放量则随初级硝化速率的增加显著增加。本研究结果对于认识红壤农田管理方式影响土壤氮供应水平,及其增产增效机制具有重要的意义,能够为红壤农田管理措施的制定提供依据。本项研究结果表明,利用方式对红壤氮素净矿化速率、净硝化速率、反硝化势、N2O和N2排放速率有明显的影响。旱地红壤氮素净矿化速率和净硝化速率均显著高于其他利用方式。土壤p H和C/N是影响不同利用方式红壤氮素净矿化速率的主要因子;土壤p H和可利用NH4+-N含量是影响红壤净硝化速率的重要因素,高土壤p H和NH4+-N含量有利于AOB的生长和活性,从而明显增加净硝化速率。土壤有机碳,特别是CO2累积排放量表征的易矿化碳,是造成不同利用方式红壤反硝化势、N2O和N2排放速率差异的主要原因。反硝化功能基因nir S、nir K、nos Z的丰度均与CO2累积排放量呈显著的正相关关系,进一步支持了以上结论。旱地红壤长期施用有机肥以及石灰,会提高土壤p H、有机碳、全氮以及铵态氮含量,进而激发土壤氮初级矿化速率和自养硝化速率,影响产量和氮损失。将来的研究中需要进一步阐明施氮肥和石灰等管理措施对土壤氮素转化的影响机制,并关注不同利用方式红壤N2O产生途径,以阐明红壤N2O排放机制。