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黄土高原和青藏高原是我国两大主要的陆地生态系统。近年来,由于人为因素及其自然因素的影响,使得黄土高原农田水土流失严重,青藏高原草地退化严重。氮作为生物圈的主要营养元素,生境的破坏也引起了氮循环的严重失衡。同时,由硝化和反硝化作用所产生的N2O,是温室气体的直接来源,导致全球温度逐年升高。因此,硝化和反硝化作用的研究对预测气候变化以及为黄土高原和青藏高原的可持续管理以及贫瘠土地的恢复提供理论支持。虽然对硝化和反硝化作用的研究较多,但是对不同生境土壤中硝化和反硝化作用的研究甚少。本文以三种不同生境的土壤(农田土、高寒草甸土、湿地土)为研究对象,通过构建基因克隆文库与实时荧光定量PCR(qPCR)相结合的方法,调查了三种不同土壤间氨氧化和反硝化微生物丰度、群落结构以及多样性之间的差异,探讨了不同土壤类型对氨氧化微生物和反硝化微生物的影响,揭示了三种不同土壤类型中氨氧化和反硝化微生物与土壤理化因子之间的相关性。实验所得结果如下:1.不同生境土壤中硝化和反硝化微生物丰度的研究实时荧光定量PCR结果显示,不同生境土壤中硝化和反硝化微生物丰度有显著性差异(p<0.05)。不同生境土壤中氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)和氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)的amoA基因拷贝数分别为 2.1 × 1 07～1.7× 1 09 copies g-1dry soil和 7.7× 1 05～1.6× 1 08 copies g-1dry soil。高寒草甸土中AOA的丰度分别是农田和湿地土中的80倍左右,农田土中AOB的丰度分别是湿地和高寒草甸土中的211.8和14.1倍,只有在农田土中AOB的丰度比高,且AOB的丰度是AOA的7.3倍。nirK基因拷贝数为2.1 × 1 05～1.4 × 1 07 copies g-1dry soil,高寒草甸土中nirK的丰度是农田和湿地土中的11.8和69.2倍。2.硝化和反硝化微生物丰度与理化因子的关系皮森相关性分析表明:AOA的丰度与土壤理化均无显著相关性,而AOB的丰度与含水量成负相关(r=-0.716,p<0.05),与硝态氮(NO3--N)成正相关(r=0.928,p<0.01);nirK的丰度与土壤理化因子无显著相关性。3.土壤理化因子对硝化和反硝化微生物群落结构的影响CCA分析结果表明,农田土中AOA和AOB微生物群落主要受pH和硝态氮的影响。湿地土中AOA和AOB群落结构主要受含水量、铵态氮和总氮的影响。而高寒草甸土中AOA和AOB群落结构的变化与理化无关(p>0.05)。三种土壤中nirK型反硝化微生物群落结构受土壤理化的影响同AOA和AOB在三土壤中受土壤理化的影响一致。综上所述,不同生境土壤中硝化和反硝化微生物群落组成以及丰度有显著的差异。不同生境土壤中土壤理化因子对AOA和nirK丰度的影响不显著,而AOB主要受含水量和硝态氮的影响。而不同生境土壤中硝化和nirK型反硝化微生物群落结构的差异主要是由土壤理化因子引起的。