土地利用变化是全球变化的重要组成部分,不同土地利用方式通过直接改变植被类型进而影响地表净初级生产力及土壤有机质(soil organic matter,SOM)的输入,同时间接改变土壤的理化性质,这些变化将显著地影响陆地生态系统氮(N)循环过程和微生物功能。然而不同土地利用方式对土壤N素转化的影响与微生物机制尚不完全明确。本研究选取丹江口库区三种不同的土地利用方式(休耕地、灌丛和森林)为研究对象,采用PVC顶盖埋管法、室内培养法、静态箱-气相色谱法、乙炔抑制法和功能基因测序等方法研究土壤氮速转化对不同土地利用方式的响应机制,主要研究结论如下:(1)不同土地利用方式对土壤N矿化、氨化、硝化作用的影响灌丛(0.052±0.022 mg kg-1 d-1,0.007±0.004 mg kg-1 d-1)和森林(0.016 ±0.015 mg kg-1 d-1,-0.006±0.005 mg kg-1 d-1)的土壤实际净矿化速率和实际净硝化速率高于休耕地(-0.006±0.01 mgkg-1d-1,-0.025±0.00 mgkg-1 d-1),因为林地表面含有丰富的SOM,为土壤N素转化提供了充足的底物,又为微生物生命活动提供养分来源,使微生物活性增强,有利于土壤N素转化的进行。同时,研究发现夏季高温干旱可能会抑制微生物的活性,降低土壤实际净矿化速率和实际净硝化速率,导致冬季(0.115±0.02 mgkg-1 d-1,0.122±0.007mg kg-1 d-1,-0.008±0.008 mg kg-1 d-1)的土壤实际净矿化、氨化和硝化速率显著高于夏季(-0.039±0.004 mg kg-1 d-1,-0.012±0.002 mg kg-1 d-1,-0.023±0.003 mg kg-1 d-1)。而解除干旱胁迫后,夏季的土壤潜在净矿化、氨化和硝化速率显著高于冬季。(2)不同土地利用方式对土壤反硝化作用的影响休耕地(0.311±0.025 mg m-2h-1)的土壤实际反硝化速率显著高于森林(0.236±0.015 mg m-2 h-1),且土壤反硝化速率与土壤含水量和硝态氮(NO3-)呈显著正相关关系,研究结果表明土壤含水量和NO3-是造成不同土地利用方式反硝化速率产生差异的主要因子。冬季的土壤反硝化速率显著高于夏季,同时,与反硝化相关的功能基因nirS和nosZ也存在显著地季节性差异,在休耕地和灌丛土壤中,冬季nirS的Chao1指数、ACE指数和Shannon指数均显著高于夏季。三种不同土地利用方式中,冬季nosZ的Chao1指数、ACE指数和Shannon指数均显著高于夏季,然而Simpson指数在季节间没有显著性差异。因此,我们的研究表明土壤反硝化作用的季节性差异主要是由nirS和nosZ功能基因的、土壤含水量和NO3-共同作用的结果。(3)不同土地利用方式对氧化亚氮(N20)排放的影响在不同土地利用方式背景下,森林(0.010±0.001 mg m-2 h-1)和灌丛(0.007±0.001 mg n-2 h-1)的 N20 排放通量显著高于休耕地(0.011 ± 0.001 mg m-2h-1),主要由于森林的植被覆盖广,可以为土壤N素转化提供充足的底物,加速土壤N循环过程。此外,研究发现硝化作用是该地区N2O产生的主要途径。在N限制的土壤中,N素会优先利用于植物和微生物的生长及SOM的积累,其次才会转化为气体形式被释放到大气中,因而,春季微生物和植物的快速生长可能是导致本研究区域春季N2O的排放通量显著低于其他季节的主要原因。综上所述,不同土地利用方式背景下,土壤N素转化存在差异,森林和灌丛的土壤实际净矿化速率和实际净硝化速率高于休耕地,主要是由于林地表面丰富的SOM为N素转化及微生物提供充足的能量来源。休耕地的土壤实际反硝化速率显著高于森林,反硝化速率在不同土地利用方式间的差异主要受环境因子的影响,而在季节间的差异则主要是环境因子和功能基因(nirS和nosZ)共同作用的结果。反硝化作用是本研究区域N2O产生的主要途径。