N2O是大气中主要的三大温室气体之一，主要来源于生物源排放。我国蔬菜种植面积占农作物总种植面积的比例不断增加，菜地土壤的种植-收获期短、施肥量高且水肥同期，其对国家N2O排放清单的贡献越显重要。本文采用田间取样和室内培养实验相结合的方法，并采用高通量测序及微生物分子生态学分析等分析手段，研究菜地土壤施用铵态氮肥后个主要时期-铵态氮为主期、铵硝共存期、硝态氮为主期各N2O排放途径（自养硝化作用、异养硝化作用、细菌的反硝化作用、生物反硝化作用等）的N2O排放量及对N2O总排放量的贡献，并分析相应时期2类主要的硝化微生物—氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)、以及3类主要的反硝化微生物（nirS型反硝化微生物、nirK型反硝化微生物、nosZ型反硝化微生物）的数量、多样性、组成结构等方面的相应变化，以揭示菜地施用铵态氮肥后N2O排放量及其途径和及其可能的微生物机理，为针对性的控制菜地土壤N2O排放提供理论及数据支持。　　本实验通过研究三种不同利用方式土地进行田间土壤取样试验，包括玉米地（简称Maize）、4年龄露地菜地(简称OV_4)以及20年龄温室菜地(GV_20)。而露地菜地选用的是只施用有机肥的处理。另外，本实验还利用京郊石灰性菜地土壤和山东蔬菜产区低pH的棕壤菜地土壤进行室内培养实验。室内培养实验通过不同气体抑制剂相结合，探究试验土壤添加NH4+肥后约3周内土壤N2O主要的排放途径（自养硝化作用NN、硝化细菌的反硝化作用NiD、生物反硝化作用DD、异养硝化作用HN等）以及主要培养时期土壤中与N2O排放过程相关的主要硝化微生物(AOB、AOA)和反硝化微生物（nirS型、nirK型、nosZ型）在数量、多样性和区系组成结构方面的变化，为定向控制菜地土壤N2O排放提高氮素利用效率提供科学依据。　　本研究得到如下主要结论:　　①不同利用方式的三种土地（玉米地、露地菜地、温室菜地）中，土壤N2O年度累积排放量与其中的主要硝化和反硝化微生物数量、多样性、区系组成特征如下:对于不同利用方式的土地，N2O的年度累积量依次为:露地菜地＞温室菜地＞典型玉米地，可能是由于不同利用方式土壤中氮素来源及形态以及土壤中温度、水分及因基质与土壤环境不同造成的微生物区系组成不同而致。②AOB的拷贝数和多样性均以温室菜地中为最高，这可能与温室菜地中有机氮供应为主有关;但三种土地中的氨氧化细菌(AOB)均以Nitrosospira_sp._Wyke8（亚硝化螺菌属）为优势种。③氨氧化古菌(AOA)拷贝数则为露地菜地中较高，其与典型玉米地中均以Nitrososphaera_sp._JG1（奇古菌门）为优势种。这可能与露地菜地中化肥用量用量较高造成的局部微酸化环境有关（培养实验中的pH监测可做部分佐证）。④三种反硝化微生物nirS、nirK和nosZ的拷贝数均在温室菜地中显示为最高，这可能与温室菜地常年以有机肥供应为主并且年代较长有关;三种反硝化微生物在不同利用类型土地中的多样性组成类似;但各类群在不同土地利用类型土地中的组成比例不同。在可被鉴定出的微生物类群中，nirS型反硝化微生物在露地菜地中以Rhodanobacter_sp._D206a（红杆菌属）和Pseudomonas_sp._I-Bh4-8（假单胞菌菌属）为优势种，温室菜地中则Pseudomonas_fluorescens_group（假单胞菌属）占优势。nirK型反硝化微生物在三种利用类型土地中均是Achromobactercycloclastes（无色杆菌属）、Bosea_sp._MF18、Bradyrhizobiaceae_bacterium_D214为主，但各自所占比例有不同。在nosZ型反硝化微生物中，则是Achromobactercycloclastes和Sinorhizobium_fredii_group占优势。　　在施用铵态氮肥后，对石灰行菜地培养的短期内（前6天），N2O主要来源于硝化细菌的反硝化作用和自养硝化作用，分别占到总N2O排放通量的55-61％和26-32％，并且，此过程中氨氧化微生物的数量及多样性均呈现表现为较高，在AOB中Nitrosospira_sp.和Nitrosospira_sp._EnI299的数量略有降低，他们有可能在自养硝化过程中起主要作用。随着培养时间的延长，来自自养硝化过程的N2O的比例逐渐减小（占总排放量的23-26％）。自培养中期开始，由硝化细菌的反硝化作用途径贡献的N2O出现骤降（仅占N2O通量的9％），而反硝化作用的贡献明显增加（从初期的9％增加至后期的67％）。相应的，反硝化细菌中nirK和nosZ型反硝化微生物的拷贝数增加，而nirS的多样性增加。在不同培养时期中可被鉴定出的微生物类群均为Achromobactercycioclastes、 Bradyrhizobiaceae_bacterium_D214、Bradyrhizobium_sp._GSM-471和Bradyrhizobium_sp._ORS_278共同占优势，且他们各自所占比例在不同时期变化不大。　　在施用铵态氮肥后，酸性菜地土壤进行培养的前期，反硝化作用是N2O的主要排放途径（占N2O排放通量的50-51％），随着培养的进行，反硝化作用所贡献的N2O所占比例逐渐降低（中期34％，后期17％）。在此过程中反硝化微生物在数量(nirS、nosZ)和多样性(nirK)方面都增加，在可被鉴定出的微生物类群中，nirK型微生物的优势种为Nitrosomonas_sp._TA-921i-NH4（亚硝化单胞菌属）和Nitrosospira_tenuis（亚硝化螺菌属），。酸性菜施用铵态氮肥后的培养中后期，硝化细菌的反硝化作用相对贡献比例逐渐增大，从开始占N2O排放通量的26％到中期增加到36％取代反硝化作用成为主要贡献过程，其中AOB和AOA都有可能参与了此过程，可被鉴定出的优势种分别为的Nitrosospira_sp.、 Nitrosospira_sp._PJA1、 Nitrosospira_sp._Wyke2（属于亚硝化螺菌属）以及Nitrososphaera_unclassified。但由于棕壤菜地的土壤pH较低，可能Nitrososphaera_unclassified的活性会更高些，对N2O的排放贡献更大。包括异养硝化作用在内的其它过程在施用铵态氮肥后18天期间对酸性土壤N2O排放贡献占16.7％，远高于石灰性土壤上的贡献(5.5％)，这可能与AOA/16S rRNA的数量在后期增加及AOA多样性降低而某某些优势种的占比增加有关。　　酸性菜地中AOB的优势种为Nitrosospirahe和Nitrosomonadacea，而石灰性菜地中AOB的优势种为Nitrosospira和Nitrosomonas，这可能与酸性土壤中自养硝化作用效率较低有关。酸性菜地中，反硝化微生物的数量和多样性都低于石灰性菜地，且区系组成比例中某些属的比例在酸性菜地中较高，而在石灰性菜地中则几种主要的优势种占比比较均一，没有出现某些属占比特别高的情况。