近年来,太湖流域农业面源污染居高不下,导致严重的水体污染与河流、湖泊的富营养化。农田沟道作为农田排水通道,是氮磷迁移的主要场所,而农田沟道对氮磷等污染物的拦截也成为控制农业面源污染的关键手段。微生物脱氮作用由于其高效经济的特点受到广泛关注,其中锰氨氧化过程作为新型的微生物脱氮反应,目前鲜有报导。因此,研究农田沟道中的锰氨氧化过程,对控制农业面源污染及河湖水体脱氮具有理论和实际意义。本论文以太湖宛山荡九里河流域农田沟道作为研究地点,探究了土壤锰氨氧化的脱氮过程。通过野外采样实验,利用¹⁵NH₄⁺同位素示踪技术,测定锰氨氧化速率,分析了不同温度下以及不同深度土壤层中锰氨氧化过程的变化趋势:搭建室内模拟反应器进行锰还原菌富集培养实验,探究了锰氨氧化脱氮机制;利用高通量测序技术,鉴别土壤中以及微生物富集培养后锰氨氧化类微生物的丰度和群落组成。主要结论如下:（1）同位素示踪实验结果表明:在所有¹⁵NH₄⁺处理组和¹⁵NH₄⁺+MnO₂处理组中,均检测到了³⁰N₂的产生,并且¹⁵NH₄⁺+MnO₂处理组产生的³⁰N₂含量（0.31～0.79 mg·（kg·d）^-1）显著高于¹⁵NH₄⁺处理组（0.25～0.67 mg·（kg·d）^-1）,表明二氧化锰的添加能够促进³⁰N2的产生,证明农田沟道土壤中存在锰氨氧化过程。本研究中,锰氨氧化速率具有从浅层土壤至深层土壤逐渐升高的显著规律（P<0.05）;从温度变化来看,低温环境下锰氨氧化速率（0.31～0.72 mg·（kg·d）^-1）低于中温环境下的锰氨氧化速率（0.40～0.79 mg·（kg·d）^-1）,表明温度升高能促进锰氨氧化反应过程。（2）铁锰还原速率结果表明:所有¹⁵NH₄⁺处理组中的四价锰还原速率（11.61～22.80 mg·（kg·d）^-1）和三价铁还原速率（0.062～0.180 g·（kg·d）^-1）均显著高于空白对照组（P<0.05）,表明¹⁵NH₄⁺的添加能够促进锰氨氧化与铁氨氧化过程;而所有¹⁵NH₄⁺+MnO₂处理组中四价锰还原速率进一步增加（13.44～34.22 mg·（kg·d）^-1）,三价铁还原速率却大幅降低（0.024～0.059 g·（kg·d）^-1）,表明Mn0₂的添加能促进锰氨氧化反应,但抑制铁氨氧化过程,这一结果进一步提供了锰氨氧化的强有力证据。另外,皮尔森相关系数表明,锰还原速率和³⁰N₂产生速率有显著的正相关性（r=0.813,P<0.0001;r=0.778,P<0.0001）,表明四价锰还原与锰氨氧化显著相关,进一步证明了农田沟道土壤中存在锰氨氧化过程。（3）高通量测序结果表明:在低温环境下,与锰还原相关的主要两种菌属为地杆菌属（Geobacter）和地发菌属（Geothrix）,其相对丰度分别为0.17～0.69%和0.11～0.61%;在中温环境下,与锰还原相关主要两种菌属地杆菌属（Geobacter）和地发菌属（Geothrix）的相对丰度分别为0.07～0.51%和0.006～0.14%。土壤中锰还原菌较低的相对丰度表明了土壤中的锰元素含量相对较低。（4）土壤理化特征结果表明:低温环境下,土壤中TOC含量和锰氨氧化速率呈显著的负相关性（r=-0.958,P<0.05）;中温环境下,土壤中TOC含量和锰氨氧化速率呈显著的负相关性（r=-0.956,P<0.05）。说明土壤中过多的TOC可能会阻碍锰氨氧化反应进程。（5）锰还原菌富集培养结果表明:在MnO₂存在下,血清瓶出水中硝酸盐、亚硝酸盐、二价锰离子和氮气(³⁰N₂)的含量分别为2.25～7.71 mg·L^-1 0.012～0.766 mg·L^-1、1.76～3.22 mg·L^-1以及0.61～4.25 mg·（L·d）^-1。且进水中氨氮浓度为50 mg·L^-1,出水中氨氮浓度为40 mg·L^-1,氨氮的平均去除率约20%,总氮的平均去除率可达15%左右。实验结果证实了微生物存在下的锰氨氧化过程。（6）富集前后微生物测序结果显示:培养前,土壤中最丰富的锰还原菌门水平微生物主要是变形菌门（Proteobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）,其相对丰度分别为26.23%和0.77%;最主要的锰还原菌属为地杆菌属（Geobacter）和地发菌属（Geothrix）,其相对丰度分别为0.0705%和0.0061%。富集培养后,变形菌门（Proteobacteria）是最丰富的锰还原菌,其相对丰度为49.35%;不动杆菌（Acinetobacter）是最丰富的锰还原菌属,其相对丰度占总测序数的26.26%;此外,还有20.26%的未被鉴定的细菌,这些很可能是目前未得到纯培养的重要的锰还原菌类别。高通量测序结果表明,富集培养前后微生物群落结构变化较大。