农田是农业生态系统的重要组成部分,在人类的生产生活中提供了重要保障。随着我国社会经济及农业的不断发展,化肥施用量大幅增加。然而,农田长期过量的施肥,不仅降低了作物对氮肥的利用效率,而且还造成了土壤的氮素超载,进而引发了一系列的生态环境问题。关注农田氮素的迁移转化和循环过程,并进一步揭示微生物驱动的氮素损失过程机制及贡献,对评价与预测农田生态系统服务功能变化、管理决策等至关重要。微生物驱动的氮素损失过程是氮循环中的重要环节,可将农田中生物可利用性氮转化为气态氮。农田土壤微生物驱动的氮素损失过程有反硝化（denitrification）和厌氧氨氧化（anammox）这两个较为熟悉的过程,以及近些年新发现的铁氨氧化（Feammox）过程。Feammox过程是在微生物驱动下,以三价铁作为电子受体将铵态氮（NH4+-N）氧化为氮气（N2）、亚硝态氮（NO2--N）和硝态氮（NO3--N）。该过程的发现打破了人们对氮素损失路径的认识,这也将影响到农田生态系统的整个氮循环过程。基于此,本研究以无锡市宛山荡区域的农田作为研究对象,采用15N同位素示踪和分子微生物技术,重点考察了农田土壤的氮素损失过程的季节和垂向分布特征、农业生产活动（施肥和水稻种植）对土壤的氮素损失过程的影响、以及农田土壤的氮素损失过程的生态环境意义,阐明了土壤微生物驱动的氮素损失过程在农田氮循环的地位和脱氮贡献,完善了农田氮循环过程,以期为农田盐碱化治理和农业环境管理提供科学支撑。本研究的主要结果如下:（1）以农田土壤为研究对象,探究了氮素损失过程的季节和垂向分布特征,比较了氮素损失过程的脱氮贡献,分析了关键的环境驱动因子。结果表明农田土壤的denitrification、anammox和Feammox速率有明显的季节和垂向分布差异。在季节分布上,denitrification、anammox和Feammox速率均呈现出夏季最高,春季和秋季次之,冬季最低;在垂向分布上,denitrification速率在0-10 cm最高且随土壤深度增加逐渐降低,anammox速率在10-20 cm最高且基本呈现出表层高于深层,Feammox速率在20-30 cm最高且呈现出深层土壤高于表层。在脱氮贡献上,denitrification是最主要的贡献者,特别是在表层土壤中贡献超过70.0%的N2产生;anammox也是一个重要的贡献者,随着深度的增加贡献N2产生的比例最高能达到50%以上;Feammox贡献较小,但在30-40 cm土壤层贡献达到最大的25.5%。统计分析表明,温度、总有机碳（TOC）和NO3--N含量以及nir K和nir S基因丰度是影响denitrification活性的关键因素;温度、土壤NO3--N和NO2--N含量以及anammox细菌的16S r RNA基因丰度是影响anammox活性的关键因素;温度和土壤的三价铁还原速率是影响Feammox活性的关键因素。（2）探讨了农业生产活动（施肥和水稻种植）对denitrification、anammox和Feammox活性的影响机制。结果表明施肥显著提高了土壤养分含量,降低了土壤p H,刺激了相关微生物生长,进而促进了denitrification、anammox和Feammox活性。与不施肥相比,施肥对denitrification、anammox和Feammox速率分别提高了0.3～4.2倍、0.3～1.4倍和0.1～0.4倍,表明施肥后土壤中可能存在较高的氮素损失潜势。水稻的种植影响了根区周围土壤的理化性质,刺激了根区反硝化菌和铁还原菌生长,造成了denitrification、anammox和Feammox活性的差异。在根区土壤,denitrification、anammox和Feammox速率比在非根区土壤分别高35.8%、51.9%和65.5%,这表明水稻种植后根区有较高的氮素损失潜势。（3）构建了氮素转化和氮素平衡的简易模型,阐明了土壤微生物驱动的氮素损失过程在农田氮循环的地位,厘清了农田土壤NH4+-N和NO2--N的去除路径,并探讨了氮素损失过程的生态环境意义。结果表明农田表层土壤denitrification、anammox和Feammox的氮损失通量分别为414.3 kg N ha-1 yr-1、16.3 kg N ha-1 yr-1和13.9 kg N ha-1 yr-1。另外,经分析可知,土壤的氮素损失过程对NO2--N的去除（NO2-到N2）主要是在0-10 cm土壤层,对NH4+-N的去除（NH4+到N2）主要是在10 cm以下。这可能表明在不同形态无机氮污染的土壤层可以采用不同的治理措施,对维护农田生态系统环境健康意义重大。（4）通过本研究的实测数据,提出了防止农田盐碱化的措施,为保障作物对氮肥的利用并且缓解农田土壤氮素超载的状况提供基础理论数据,最终服务于维护农田生态环境健康。如可以采取合理的施肥（10-30 cm施肥、长期耕作、夏季增加施肥量）,减少氮素损失（降低denitrification活性、减少氨的挥发、避免过多淋失）等措施。