氧化亚氮（N₂O）是一种很强的温室气体,土壤氮肥施加量是影响N₂O排放的重要因素,但是目前较高氮肥投入量增加土壤N₂O排放的生态学机制还不明确。本研究所用的土壤样品采自山东省寿光市罗家村,分别为传统施肥加秸秆处理的土壤（CNS）及减氮施肥加秸秆处理的土壤（RNS）。本实验室前期采集了这两种不同施肥处理的土壤进行了厌氧培养,并且利用自动化反硝化气体监测系统（ROBOT）监测了培养过程中反硝化气体（NO、N₂O及N₂）的气体动力学变化情况。其结果显示,CNS土壤N₂O的排放速率显著高于RNS土壤。本论文旨在探究导致CNS和RNS土壤N₂O排放量差异的原因。过量氮肥投入可能会导致土壤硝态氮的沉积,我们检测了CNS和RNS中硝态氮的含量,CNS中硝态氮的含量大约是RNS的2倍。为了探究硝酸盐含量对土壤N₂O释放的影响,我们通过添加硝酸盐,使得这两种土壤的硝酸盐含量均为60 mg/kg或为200 mg/kg。利用ROBOT监测土壤厌氧培养过程中N₂O和N₂排放通量,结果发现即使CNS和RNS土壤硝酸盐含量相同,CNS土壤在厌氧培养前期N₂O的产生量仍明显高于RNS。故过量施肥造成的土壤硝态氮沉积可能不是导致土壤N₂O释放量增加的直接因素。在土壤中,厌氧条件下微生物的反硝化是N₂O产生的重要途径,此过程是由反硝化微生物驱动的,但是目前对其如何调节N₂O排放的理解还不透彻。本研究利用实时荧光定量PCR技术检测了CNS土壤和RNS土壤在厌氧培养过程中微生物反硝化功能基因（nar G、nir S、nir K及nos Z）转录数的变化,结果发现不同施肥土壤之间nir S、nir K及nos Z的转录数没有显著性差异。说明反硝化功能基因转录总量与N₂O排放的相关关系较小。为了继续探究土壤菌群结构与N₂O的关系,利用Illumina二代测序平台对这两种不同施肥处理的土壤微生物c DNA样本的16S r RNA基因进行高通量测序并利用PICRUSt预测反硝化功能菌群。通过菌群分析我们发现:传统过量施肥方式显著改变了土壤整体菌群及反硝化菌群的结构。CNS样本中含有更多缺乏nos Z基因而只具有N₂O产生功能的反硝化菌,例如:含有nor B基因的主要属Kaistobacter。同时,传统施肥处理富集的2个可操作分类单元（OTUs）的丰度与N₂O/（N₂O+N₂）呈很强的正相关关系,这2个OTUs属于反硝化菌中相对丰度最高的属即Rhodanobacter。这些反硝化菌的存在可能与CNS土壤较高的N₂O排放有关,基于菌群分析,我们推测:过高的氮肥投入量塑造了一个产N₂O的能力较强而还原N₂O的能力较弱的反硝化菌群,最终导致CNS土壤N₂O排放速率高于RNS土壤。综上所述,本研究利用ROBOT系统、实时荧光定量PCR及Illumina二代测序技术探究了土壤硝酸盐含量、反硝化功能基因转录数及菌群组成对不同施肥土壤N₂O排放的影响,我们发现反硝化菌群组成的差异可能是导致CNS和RNS土壤N₂O排放差异的主要原因。