中文摘要：

具有土壤化学和分子生态学双博士学位，在土壤学前沿交叉领域开展创新性研究，发展了土壤大分子化学理论，并成功用于土壤DNA提取方法的改进，提高了土壤DNA提取效率和质量。首次对大空间尺度下土壤细菌多样性变化给予定量描述，发现历史进化是驱动大尺度下土壤细菌多样性变化的主控因子，现代环境扰动造成局部细菌多样性变化，表明细菌多样性也存在一定的生物地理分布规律。对土壤中氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)的组成和丰度进行了深入研究，发现酸性土壤中AOA组成、碱性土壤中AOB组成对土壤条件的变化较敏感，高氮及中碱性土壤中AOB对氨氧化起主导作用，这些成果对土壤硝化作用机理和氮循环过程的认识有重要基础意义。在土壤分子生态学和重要生命元素(如N)生物地球化学循环机理方面形成研究特色，起到一定引领作用。近五年发表SCI论文43篇，引用371次，出版英文专著1部。

结论摘要：

本项目综合运用多种分子生态学技术系统研究了不同生态系统土壤中氨氧化细菌（AOB）、氨氧化古菌（AOA）和古菌的群落组成、多样性、丰度和活性，探讨了大尺度范围我国土壤中氨氧化微生物和古菌的多样性分布特征及其与环境条件的关系，利用稳定性同位素探测技术（SIP）研究了氨氧化微生物的功能作用及对硝化作用的贡献，探讨了包括氨氧化微生物、细菌和古菌对环境条件变化及人为扰动等的响应特征和意义。通过四年的努力，圆满完成研究任务，取得以下重要进展（1）揭示了大尺度范围我国土壤氨氧化微生物的分布特征及其主要驱动因子通过对多个样点和代表多个生态系统类型土壤样品中氨氧化微生物多样性及其与环境因子相互关系的研究，结合Meta数据分析，发现pH是大尺度上土壤氨氧化细菌和氨氧化古菌群落组成和多样性的主要驱动因子；酸性土壤中氨氧化细菌的优势菌群为亚硝化螺菌（Nitrosospira）cluster10、11和12，中性及碱性土壤中主要为亚硝化螺菌cluster3a.1，3a.2和亚硝化单胞菌（Nitrosomonas）Cluster 6和7；氨氧化古菌Group1.1a associated主要分布于酸性土壤，其相对丰度随土壤pH升高而降低，而Group 1.1b则主要分布于中性及碱性土壤。（2）利用13CO2稳定性同位素探测技术（SIP）和常规分子生态学技术揭示了氨氧化古菌在酸性土壤硝化作用中起主导贡献并对其可能的作用机理进行了解释；（3）对包括氨氧化微生物在内的土壤微生物对多种环境条件变化和人为干扰因子的响应特征进行了研究，发现土地利用方式中，耕作和砍伐对土壤微生物的影响明显大于植被类型的影响，发现氨氧化微生物以及细菌和古菌群落在经过一次污染胁迫后对二次胁迫的抵抗力显著增强，但部分微生物物种在经历再次胁迫后发生了不可逆的变化不能恢复至初始状态；（4）研究了我国典型土壤中古菌的空间分布特征，发现旱地土壤中古菌群落以泉古菌门（Crenarchaeota）为主，而水稻田土壤以广古菌门（Euryarchaeota）为主，且发现古菌群落组成受空间尺度效应和环境效应的综合影响，从小尺度到局域尺度再到区域尺度，古菌群落β多样性逐渐增加。基于以上研究，提出了土壤微生物生态系统稳定性的机制和微生物生态学的理论框架。本项目研究成果发表SCI论文22篇，中文核心期刊10篇，培养博士后1名和博士研究生6名。