氧化亚氮(N20)作为三大温室气体之一和臭氧破坏气体,其人为增长的主要来源是农业生产活动。土壤N20释放的温度敏感性变异很大,可对未来气候产生不同的反馈效应,但控制该过程的微生物机制尚不清楚。土壤N20主要来源于硝化和反硝化过程,它们均与土壤微环境中的水分、氧气及氮素形态条件等有着密切联系。不同种类的肥料进入土壤后对土壤的理化性质影响不一,同时土壤质地又与土壤其它理化性质有着复杂的交互作用,这些都影响着土壤N20的产生。尿素、硝化抑制剂(NI)及两者配施,有机肥、无机肥以及两者配施是我国普遍应用的农业生产措施,且对土壤N20释放有明显影响。本项目首先研究了尿素及NI对N20释放的影响及硝化微生物的响应,然后通过试验选出最适的手段来抑制硝化过程,从而分途径研究长期施肥对土壤N20释放温度敏感性的影响和微生物驱动机制。最后通过调查全国不同类型土壤,总结影响土壤N20排放温度敏感性的因素和微生物机理。研究结果表明：(1)潮土和水稻土N20释放随使用尿素而增加,但尿素添加NI(Nitrapyrin)后显著降低。潮土和水稻土中Nitrapyrin抑制硝化作用降低N20的释放与氨氧化细菌(AOB)丰度显著正相关,黑土中尿素和Nitrapyrin对硝化作用和N20释放较弱的促进和抑制作用也与其对应的AOB丰度相关；三种土壤中N20释放速率的变化都与氨氧化古菌(AOA)丰度无相关性。潮土中尿素使用改变了AOB的群落结构,水稻土和黑土中AOB的群落结构无变化。三种土壤的AOA群落结构都未随试验处理有显著变化。(2)不同浓度的乙炔和Nitrapyrin都能有效抑制由使用尿素带来的土壤N20释放。低浓度的Nitrapyrin抑制效果较差,高浓度的Nitrapyrin在培养后期效果不够理想。乙炔最适合用于较长时间的土壤培养试验。(3)长期施用有机肥显著提高N20释放的温度敏感性(Qlo),并增加由反硝化途径产生的N20比例。施肥能改变氨氧化微生物和反硝化微生物的种群丰度和群落结构。只有nirS-型反硝化菌的群落结构对温度的变化敏感,并且其丰度与N20释放速率有很强的正相关关系。AOB和nirK的基因丰度与N20释放之间也有较弱的相关性。除直接影响外,温度还通过NH4+浓度和nirS-型反硝化菌对N2O释放产生间接影响。以上结果表明,长期施肥,尤其是有机肥可以通过调控nirS-型反硝化菌的种群丰度和群落结构来加强由升温所提高的N20释放。(4)在对全国12种不同类型土壤的调查中,N20释放的Q10受土壤无机氮含量、全氮含量、有机质含量和土壤质地的影响,与pH无显著相关。土壤质地越粘,N20释放的Q1o越低。粘土类土壤的N20温度敏感性主要来源于化学过程,而壤土类土壤的N20释放主要与反硝化微生物的丰度显著相关。可溶性有机氮(DON)对不同质地类型的土壤N20产生温度敏感性都有非常关键的作用。本文揭示了长期施用有机肥对土壤N20排放的Q1o有非常显著的提高,反硝化过程是贡献土壤N20排放温度敏感性的主要途径,并且这一过程主要伴随着nirS-型反硝化菌的生长。N20排放温度敏感性还与土壤质地相关,粘土类土壤Q1o主要来源于化学反硝化,壤土类土壤的Q1o主要来源于nirS-型反硝化菌主导的反硝化过程。对硝化过程来说,尿素和NI的使用对土壤N20有着显著的提高和抑制效应,这些效应主要是和AOB的生长紧密相关。