钾（K）素是植物需要最多的阳离子营养元素之一,在植物体内与许多营养元素存在互作关系,当前关于农业钾肥研究更多集中在产量、品质改善等方面,对环境影响,尤其是对土壤氮循环影响的研究较少。针对我国农业生态系统氮损失率过高和我国耕地普遍缺K的情况,很有必要从土壤-植物-微生物系统,深入研究K对土壤氮转化过程的影响,进一步了解不同K水平对土壤中氮素平衡的影响。因此,本研究采用盆栽实验、通气法、静态箱法实验,结合土壤微生物宏基因组De novo测序等技术,分析K对土壤氮转化过程的调控作用,进一步探讨不同K水平对土壤中氮素平衡的影响,为调节农田生态系统氮素平衡、减氮增效提供机理依据。获得主要结果如下:（1）不同供K水平对土壤氮转化的影响研究表明,施K量对土壤铵态氮（NH₄⁺）含量、硝态氮（NO₃^-）含量、净氨化速率、净硝化速率和土壤净矿化速率均具有极显著影响。作物苗期,施K可提高土壤NH₄⁺含量、净氨化速率,降低土壤NO₃^-含量、净硝化速率和净矿化速率。作物旺长期,增施钾肥降低土壤NH₄⁺和NO₃^-含量,提高土壤净硝化速率、净矿化速率。作物收获期,增施钾肥降低土壤NH₄⁺含量、净氨化速率,提高土壤NO₃^-含量、净硝化速率。（2）不同供K水平对土壤生化作用强度的影响施K对土壤微生物固氮作用强度、作物苗期土壤微生物反硝化作用强度、作物收获期土壤微生物硝化作用强度具有极显著影响。作物苗期,NH₄⁺为氮源时,增施钾肥降低氨化作用强度;NO₃^-为氮源时,施K降低反硝化作用强度。作物收获期,施K提高土壤氨化、硝化、固氮作用强度,降低土壤反硝化作用强度。（3）不同供K水平对土壤硝化、反硝化微生物群落的影响施K对土壤硝化、反硝化微生物群落结构组成没有显著影响,但改变优势种群的相对丰度。硝化作用中,钾肥对完全硝化过程中的Candidatus Kuenenia属的微生物种群丰度的促进作用最为明显,其次是对氨氧化过程的影响,再者就是对亚硝酸氧化菌参与的亚硝酸氧化过程。对氨氧化过程,钾肥对氨氧化古菌（AOA）微生物相对活性的促进作用的幅度高于氨氧化细菌（AOB）,其中,Nitrososphaera属和亚硝化侏儒菌属（Nitrosopumilus）是AOA主要优势微生物种群,而变形菌门亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas）和亚硝化球菌属（Nitrosococcus）是AOB的优势微生物种群。钾肥作用下,硝酸刺菌属（Nitrospira）是参与亚硝酸氧化过程的主要微生物种群。反硝化作用中,钾肥对不同来源氮源下的反硝化菌相对丰度的影响呈现明显不同的变化趋势。NO₃^-下施K降低总反硝化菌相对丰度,其中,副球菌属（Paracoccus）、红长命菌属（Rubrivivax）和土杆菌属（Geobacter）的相对丰度降低最为显著,而在NH₄⁺下施K增大反硝化菌相对丰度,其中,放线菌门的链霉菌属（Streptomyces）是相对丰度增幅最大的优势种群。（4）不同供K水平对作物生长及氮素吸收利用的影响研究表明,钾肥显著提高作物的生物量、产量、氮素吸收量、氮素利用率。NO₃^-为氮源时,同一施K水平下,产量、氮素吸收量和氮素利用率随着施氮量的增加而降低;而NH₄⁺为氮源时,同一施K量水平下,仅氮素利用率随着施氮量的增加而降低。（5）不同供K水平对土壤氮损失的影响施K显著增大了土壤NH₃累积排放量。显著降低土壤氮残留量,显著减少了整个生长季节的N₂O的累积排放量。在低氮水平下,K对NH₄⁺肥比NO₃^-肥更显著降低N₂O累积排放量,但在高氮水平下,施K对NH₄⁺肥N₂O累积排放量没有显著影响,但降低NO₃^-肥N₂O的累积排放量。以上研究结果表明,钾肥通过硝化、反硝化微生物群落丰度的调控和植物对氮的吸收利用,可以显著影响土壤硝化、反硝化作用强度,进而降低N₂O累积排放量及环境氮的损失,对农田氮素管理发挥积极的调控作用。尤其在缺K土壤中,施K对于提高氮肥利用效率和减少环境氮排放意义重大。