氮是所有生物体不可或缺的组成元素,适量的氮素在湿地中为生物提供营养并维持着湿地生态系统的正常运转。高负荷的氮素通常导致湿地营养过剩,引发湿地生态系统失衡,严重威胁人类生存与健康。氮素循环主要是由微生物驱动,因此揭示氮循环微生物的多样性、生物地理分布及其群落构建机制显得尤为重要。近些年来,人们一直围绕着微生物群落的生物地理分布模式、生物多样性格局以及群落构建机制开展研究,且已取得了初步进展,但对湿地氮循环微生物的群落分布及构建机制的研究还很薄弱。因此,本研究以中国典型湿地（青藏高原36个湿地位点和中东部30个河流湿地位点）的土壤和沉积物为对象,研究了介导氮循环经典过程（硝化、反硝化）的氨氧化古菌（AOA）、氨氧化细菌（AOB）、nir K和nir S型反硝化微生物,以期揭示湿地硝化、反硝化微生物群落的多样性、生物地理分布、群落构建机制及其在生态功能中的重要性。主要研究结果如下:1)青藏高原湿地硝化微生物的研究发现,AOA微生物群落以Nitrososphaera簇（Group I.1b）为主,相对丰度高达90.36%,而AOB微生物群落组成以Nitrosospira为主,占总丰度的64.96%。硝化微生物群落变异主要受环境因子而非空间因子驱动,其中AOA微生物群落组成主要受年均温（MAT）和年降雨量（MAP）影响,AOB微生物群落则受MAT、电导率、植物丰富度、p H及总氮的共同影响。净硝化速率与AOB而非AOA丰度显著相关。研究结果表明,气候因子对青藏高原湿地硝化微生物群落的变异起着关键作用。2)青藏高原湿地nir K型反硝化微生物的α‐多样性及丰度主要与水体总有机碳（TOC）、土壤硝态氮（SNO3-）和土壤含水率相关,其微生物群落组成主要受土壤电导率的影响。nir S型反硝化微生物的α‐多样性及丰度则主要受土壤含水率、土壤碳含量以及土壤温度的影响,其微生物群落变异则受水体电导率、土壤温度和水深的共同影响。空间因子对nir S型反硝化微生物群落结构组成变异的贡献大于nir K型反硝化微生物。而零模型结果则表明,nir K型反硝化微生物群落的潜在构建机制由随机性的扩散限制所驱动,而nir S型反硝化微生物则由随机性和确定性过程共同主导。3)进一步以中国中东部的河流湿地为对象对硝化、反硝化微生物群落的生物地理分布进行研究,并揭示引起这种地理分布格局的内在机制。研究结果表明,硝化、反硝化微生物的α‐和β-多样性具有明显的纬度分布模式,然而其分布模式在丰富和稀有类群中的趋势并不一致。硝化、反硝化微生物具有明显的地理和环境距离衰减关系,但丰富类群的衰减斜率明显高于稀有类群。多元分析结合机器学习的研究结果表明,微生物地理分布的主要受地理因子和气候因子驱动,而AOB的稀有类群群落受地理因子、气候因子和其他环境因子共同驱动。通过零模型研究发现硝化、反硝化微生物的群落构建主要由随机性过程的扩散限制和Undominated过程主导。4)通过以上结果,我们发现中东部河流湿地中的丰富和稀有类群具有明显的地理分布差异,因此我们分析了丰富和稀有类群在生态网络和生态功能中的相对重要性。结果显示,硝化、反硝化的稀有类群拥有更高的网络参数（如网络节点数、特征向量中心度等）,暗示着其在生态网络中具有更中心的地位,在维持微生物生态网络复杂性中也起着更重要的作用。相比AOA和nir S型微生物,AOB和nir K型反硝化微生物对潜在硝化、反硝化速率的贡献更大,而其稀有类群的β而非α‐多样性对潜对硝化、反硝化速率的影响更大。综上,我们利用克隆测序和高通量测序技术逐步深入地对湿地生态系统的硝化、反硝化微生物群落进行研究,从硝化、反硝化微生物群落的驱动因子到其背后的群落构建机制,从整体微生物群落拓展到丰富和稀有类群子群落。我们揭示了,在远离人为干扰的青藏高原湿地和受人为干扰较大的中国中东部河流湿地中的硝化、反硝化微生物的群落构建机制差异较大。整体上,青藏高原湿地的硝化、反硝化微生物的群落构建中确定性过程的比重较大（除nir K型反硝化微生物）,而在中东部则相反。此外,我们还明确了稀有硝化和反硝化微生物及其β多样性在微生物生态网络复杂性和生态功能维持上的重要作用。这些研究结果对于预测微生物对全球气候变化和人为活动的响应具有重要意义。