中文摘要：

氮肥施用为提高作物产量、保证粮食安全发挥了极其重要的作用，但也引发了严重的区域与全球环境问题。本项目研究15N成对标记方法在我国亚热带地区测定土壤氮总转化速率的应用条件；通过野外原位和实验室原状土15N成对标记方法，测定我国亚热带土壤氮关键转化过程的总速率，同步测定NO和N2O排放量，用现代分子生态技术分析土壤生物学特性。明确该地区土壤有机氮矿化、硝化、反硝化、铵态氮和硝态氮同化及再矿化的总速率及季节变化规律；阐明土壤微生物在驱动氮关键转化过程中的作用机理；揭示影响硝化和反硝化过程中NO和N2O产物比例的主要因素；明确我国风化和淋溶强烈的亚热带地区不同类型土壤的供氮能力和保氮机理及其土地利用方式的影响，将我国土壤氮循环从 "去向"研究推向"过程"研究，促进学科发展，为合理施用氮肥、降低氮肥对环境的负面影响提供科学依据。

结论摘要：

为了在过程水平上研究土壤氮，本项目以15N成对标记结合MCMC模型运算，测定土壤氮初级转化速率为主要研究手段，通过野外原位和实验室培养方法，比较研究了我国亚热带地区土壤氮转化特征和N2O排放途径，农业利用对该地区氮转化过程的影响；通过测定土壤微生物生物量碳、氮，微生物PLFA，磷脂脂肪酸（PLFA）、细菌DGGE指纹图谱和细菌16S rRNA基因丰度，氨氧化细菌和氨氧化古菌，反硝化功能基因等，研究了参与我国亚热带土壤硝化作用和反硝化作用的主要微生物、功能基因及其影响因素。阐明了我国亚热带森林土壤保氮机理与温带森林土壤比较，我国湿润亚热带森林土壤具有较高的初级有机氮矿化速率和有机氮异养硝化速率，极低的初级自养硝化速率、总硝化速率和反硝化速率，较强的硝态氮同化能力，因而使土壤无机氮以铵态氮为主，避免了湿润环境下的硝态氮淋溶、径流和反硝化损失，酸性土壤条件很好地抑制了氨挥发损失，使森林土壤氮相对富集。农业利用降低了土壤微生物生物量碳、氮，细菌、真菌、放线菌和总PLFA量，但是，氨氧化菌（包括细菌和古菌）则有增加的趋势，增强了农业利用土壤的硝化作用，但抑制了对硝态氮的同化能力，硝态氮成为无机氮的主要形态，从而削弱了保持氮的能力，所以，亚热带农业利用土壤更容易发生硝态氮的淋溶和径流损失。发现有机氮异养硝化是亚热带土壤重要的N2O产生过程，将土壤N2O产生于铵态氮库和硝态氮库的认识扩展至铵态氮库、硝态氮库和有机氮库的认识，并实现了N2O排放“管道漏气”概念模型的定量化，可以分别计算出初级异养硝化速率、初级自养硝化速率、初级反硝化速率及其它们的产物中N2O的比例。发现了SO2沉降对亚热带土壤NO和N2O排放的促进作用。发表论文25篇，其中SCI收录论文18篇，项目人员中1人获得国家自然科学基金委优秀青年基金资助，培养博士研究生7名。组织召开了“陆地生态系统氮循环方法与展望”的国际学术研讨会，向国内外同行介绍了本项目的研究成果。