N₂O是一种重要的温室气体且对大气臭氧层具有破坏作用。农田土壤是主要的N₂O释放来源,其主要源于大量施用无机氮肥和动物粪肥,因此,关于施肥对农田土壤N₂O释放和还原影响的研究受到人们越来越多的重视。在全球气候变暖的背景下,温度变化对N₂O释放和还原的影响受到了更多的关注。大量研究表明不同土壤类型和施肥处理间N₂O释放对温度变化响应的敏感程度存在着很大的差异,这表现在表征土壤N₂O释放温度敏感性的指数Q₁₀存在较大的时空变异这一现象上,但其中涉及的具体微生物机制并不明确。N₂O的释放是产生和还原过程的净结果,所以揭示土壤间N₂O释放温度敏感性的差异机制需要同时考虑温度对产生和还原过程的影响。采用室内培养试验本研究测定了3种土壤类型处于不同施肥处理和温度下的N₂O净释放,结合乙炔抑制法来区分产生和还原途径,利用T-RFLP和实时荧光定量PCR技术（Q-PCR）来分析执行N₂O产生和还原的相关功能微生物的群落结构和种群丰度,以揭示导致农田土壤不同施肥处理间Q₁₀差异的微生物机制。本研究由3个试验组成。试验I选用经不同施肥措施处理的由红壤发育的福建水稻土（不施肥对照、常规施肥、优化施用化学肥料、增量氮施肥处理和优化施用化学肥料结合秸秆还田）,甘肃的黄绵土（不施肥对照、低氮处理、优化施氮处理和高氮处理）和江苏由下属黄土发育的水稻土（不施肥对照、单施化学肥料、有机粪肥和化学肥料混施与化学肥料结合秸秆还田）作为供试材料,通过预培养步骤来降低土壤间底物浓度的差异对N₂O释放Q₁₀的影响,研究供试土壤在15,25和35℃培养条件下N₂O的累积净释放。结果表明,施肥和温度处理及两者之间的交互作用对N₂O的净释放皆有着显著地影响;对Q₁₀的计算表明,供试土壤的Q₁₀具有分布范围狭窄和小于理论值的特点,这表明土壤中代谢底物的浓度是控制土壤N₂O释放温度敏感性的关键步骤。不同施肥对Q₁₀的影响具有温度范围,施肥处理类型和土壤类型的依赖性,其表现在当供试土壤中单施无机氮肥大于300 kg ha^-1 year^-1时25³5℃范围的Q₁₀显著大于CK。基于试验I的结果,试验II对试验I中3种土壤类型中施N量超过300 kg ha^-1 year^-1且施氮量相近的无机肥处理及不施肥处理的培养样品作为试验材料,采用T-RFLP和实时荧光向量PCR技术（Q-PCR）分析了氨氧化细菌（AOB）,氨氧化古菌（AOA）,nirS-型和nirK-型反硝化菌等执行N₂O释放的相关功能微生物的种群结构和丰度。T-RFLP分析结果显示,除甘肃的AOA外,施肥显著影响了上述功能微生物的群落结构,温度仅显著影响了福建的AOA和nirS-反硝化菌及甘肃nirS-型反硝化菌的群落结构。Q-PCR的测定结果显示,AOA的种群丰度在所有土壤中皆随温度的升高显著增加;而无机肥处理则显著提高了所有供试土壤中AOB的种群丰度;施肥和温度效应对nirK-和nirS-型反硝化菌的种群结构和丰度的影响则表现出土壤类型的特异性。相关性分析表明,福建水稻土和甘肃黄绵土中AOA种群丰度变化及福建和江苏水稻土中AOA的群落结构变化与N₂O净释放显著正相关,这表明AOA对N₂O释放可能有着重要的贡献;与福建水稻土和甘肃黄绵土不同,江苏水稻土的N₂O累积净释放与可溶性有机碳（DOC）,可溶性有机氮（DON）和硝态氮的含量变化高度相关,这表明异养氨氧化作用可能为该土壤类型中重要的N₂O释放来源。试验III进一步选择N₂O释放温度敏感性最高的江苏水稻土作为供试材料,采用乙炔抑制法（0Pa,10Pa和10kPa乙炔）来区分N₂O产生和还原途径,结合分子生态学方法探究了温度对不施肥（CK）,单施无机肥（NPK）和有机肥与无机肥混施（MNPK）等3种施肥处理土壤的N₂O释放和还原速率及相关N₂O还原微生物的影响。结果表明,自养氨氧化作用对该土壤N₂O释放的贡献十分有限,在本研究的培养条件下异养氨氧化作用是该土壤类型的主要N₂O产生途径。施肥和温度处理对N₂O的产生和还原速率皆有着显著地影响。线性回归分析显示,与CK和MNPK处理不同,NPK处理中N₂O产生速率多随温度的升高呈增加的趋势,还原速率则呈下降的趋势,这解释了NPK处理中较高的Q₁₀。采用Q-PCR技术对nosZI-型和nosZII-型等两种N₂O还原菌种群丰度的分析表明,nosZII-型N₂O还原菌较nosZI-型N₂O还原菌对不同施肥处理较为敏感,其中在NPK处理中其种群丰度低于CK和MNPK处理;温度效应显著影响了nosZI-型N₂O还原菌的种群丰度,而对nosZII-型种群丰度的影响依赖于取样时间和施肥处理。线性回归分析显示仅有nosZII-型N₂O还原菌的种群丰度的变化与N₂O的还原和产生速率显著正相关。综上,这表明在江苏水稻土中NPK处理引起的nosZII-型N₂O还原菌种群丰度的下降是导致该处理具有较高温度敏感性的主要原因。