土壤氮素状况与农业生产及生态环境关系密切,农田活性氮库变化是土壤肥力、环境和健康质量的重要影响因素,微生物是土壤氮转化过程的关键要素,其群落结构及功能演替与农田活性氮组分及其环境效应密切相关。本研究针对快速城市化导致周边农田利用方式转变,土壤氮素变化及其关联功能微生物响应机制尚需深入探讨的现状。以快速城市化的成都市周边农田为例,选取3种土地利用方式（水稻-小麦轮作、水稻-蔬菜轮作和园林地）,布设141个样点,采集土壤剖面（0～20、20～40、40～60、60～100 cm）样本,采用空间代替时间、微生物16S rRNA测序、宏基因组测序、结构方程模型和路径分析等方法,研究了典型城市快速扩张引起稻田利用方式转变后,土壤活性氮库及土壤酸度变化、微生物群落结构演替、氮转化功能微生物和氮转化引起的土壤酸化功能微生物响应特征。主要结果如下:（1）稻田利用方式转变引起土壤活性氮库与土壤酸度发生明显变化,尤以稻-麦转化为稻-菜轮作变化显著。稻-麦转稻-菜轮作后,土壤剖面硝态氮含量平均增幅98%～431%,且土层越深增幅越大,说明稻-菜轮作土壤硝态氮发生了下渗。0～40cm稻-菜轮作土壤微生物量氮和溶解性有机氮含量分别较稻-麦轮作降低了41%～44%和30%～36%,说明稻-菜轮作土壤活性氮库增加主要是无机氮。铵态氮含量仅在0～20 cm有显著增加;土壤交换性阳离子库呈现土壤活性氮库的类似变化,稻-菜轮作使土壤致酸离子累积,并带走了大量土壤盐基离子。稻-麦转变为稻-菜轮作后,0～100 cm土壤致酸离子Al3+和H+含量分别是转变前的3～8.65倍和1.79～2.87倍,而0～40 cm土壤盐基离子Ca2+和Mg2+含量分别下降了43%～83%和52%～70%,其平均盐基离子饱和度从95.50%降至54.68%。说明稻-菜轮作后土壤无机氮和致酸离子大量累积及盐基离子亏损是土壤酸化的重要关联因素,且这种变化在0～60 cm尤为显著（p＜0.05）,其pH值降幅以0～20 cm最大,平均下降1.31个单位,20～40 cm和40～60 cm分别下降了0.70和0.65。稻-麦轮作转园林后,除0～20 cm土壤微生物量氮和交换性Ca2+含量显著下降、Al3+含量显著增加外,其余剖面土壤活性氮组分含量和pH变化不显著,反映快速城市化条件下,稻田利用转变为稻-菜轮作后的土壤质量变化更值得高度关注。（2）土壤活性氮库中无机和有机氮组分变化是引起稻田利用方式转变土壤酸化强度差异的重要因子。边坡破坏阈值检验得出,土壤酸化的pH阈值为5.17,其无机氮含量阈值为38.67 mg kg-1,无机氮转化致酸效应的强度又受到土壤活性有机氮组分影响,微生物量氮和溶解性有机氮的阈值分别是18.22 mg kg-1和28.87 mg kg-1。结构方程路径解析表明:无机氮含量＜38.67 mg kg-1条件下,微生物生长效率高而大量消耗无机氮,加快土壤溶解性有机氮分解,增加了微生物量氮含量,此时土壤pH值无显著下降;无机氮含量＞38.67 mg kg-1时,微生物生长效率低,无机氮消耗量小,累积量增加,微生物量氮含量降低,土壤pH持续下降(路径系数:微生物量氮0.35*、无机氮-0.85***)。与稻-麦轮作相比,稻-菜轮作土壤活性氮变化引起的土壤酸化尤为显著,10年和20年稻-菜轮作0～20 cm土层pH分别下降了0.5和1.5,微生物群落β多样性也显著下降,分别下降了17.43%和43.18%,pH降低引起的微生物β多样性下降加速了土壤致酸离子累积。此外,路径分析还表明,长期稻-菜轮作土壤pH值持续降低与过量施氮和高灌溉量显著相关。说明稻-菜轮作土壤长期过量施氮后,微生物多样性的降低是土壤酸化的重要影响因素。（3）稻-麦转稻-菜轮作后,土壤活性氮变化显著影响了土壤微生物群落结构和氮转化功能微生物多样性,其影响程度随转变年限和土层深度的变化而变化。与稻-麦轮作相比,稻-菜轮作土壤20～40 cm微生物结构抗逆性和垂直剖面周转特性显著降低,表现为0～40 cm微生物群落组成和丰度更相似,即0～40 cm微生物群落趋向均质化。这种微生物均质化的产生由土壤硝态氮含量增加、pH值和溶解性有机氮含量下降所驱动;与稻-麦轮作相比,稻-菜轮作显著降低了0～20 cm土层nifHDK、anfG、vnfHGDK固氮基因的丰度,显著提高了amoCAB、pmoCAB、hao硝化基因的丰度。随着转变年限增加,0～40 cm土层中反硝化基因丰度显著提高,尤以古菌nirKS基因（亚硝酸盐还原）和细菌norBC基因（一氧化氮还原）丰度增加显著,细菌nosZ基因（氧化亚氮还原）丰度显著降低。由此可见,长期稻-菜轮作导致土壤微生物群落结构均质化,削弱了微生物固氮功能,增强了微生物硝化能力,尤其加强了微生物反硝化及其N2O排放潜力。（4）稻-麦转稻-菜轮作后,无机氮累积引起土壤酸化关联微生物及其脱氢功能基因多样性显著增加。线性判别和交叉验证表明,稻-菜轮作土壤中有7个生物标志物种丰度显著高于稻-麦轮作,其中Rhodanobacter、Gemmatrosa、Sphingomonas、Candidatus＿Solibacter、Streptomyces丰度的增加与H+、Al3+和NO3--N含量的增加显著相关,可定义为酸依存生物标志物。而稻-麦转稻-菜轮作后,有2个生物标志物种丰度显著降低,其中Nitrospira、Candidatus＿Entotheonella丰度的下降与Ca2+、Mg2+和Na+含量下降显著相关,可定义为碱依存生物标志物种;随机森林分类预测又表明,这9种酸关联生物标志物种对人为系统（农田和园林）土壤酸化的预测准确率超过90%;与稻-麦轮作相比,稻-菜轮作显著增加了土壤酸依存生物标志物中脱氢功能基因丰度:一方面γ-氨基丁酸（M00135,GABA）合成和同化硝酸盐还原（M00531）基因丰度显著增加,提高了微生物细胞质H+消耗潜势,维持了酸依存微生物pH内稳态。另一方面,呼吸链（M00115,M00151,M00417）和磷酸戊糖途径（M0004）合成基因的丰度显著增加,提升酸依存微生物H+转运与泵出能力。可以推论,这可能是稻-麦转稻-菜轮作土壤酸化的微生物作用机制。