土壤氮循环作为地球生物化学循环的重要环节,在过去几十年中一直备受关注。土壤氮循环研究的核心问题包括氧化亚氮（N₂O）的产生和消耗如何在土壤表面引起N₂O的释放。微生物反硝化过程作为土壤N₂O释放的重要过程之一,在近些年来逐渐成为研究热点。农业土壤作为温室气体N₂O的重要来源,预计到2030年农业土壤的N₂O释放量会占到全球N₂O总排放量的59%。农药在农业生产中的大量使用会导致其在土壤中产生残留和累积,已有研究证实农药残留对土壤环境和土壤氮循环存在负面影响。生物炭改良土壤被认为可以降低农药对土壤环境的危害,提高土壤中的微生物活性。然而现阶段农药施用对土壤反硝化和N₂O释放的影响机制研究较少,也没有关于农药施用对生物炭改良土壤中农药代谢过程和土壤环境影响的系统性研究。针对上述问题,本研究选用杀菌剂百菌清,利用宏观层面上的常规指标检测调查百菌清对土壤反硝化过程,N₂O释放量的影响,结合微观尺度分子生物学指标分析百菌清影响反硝化和N₂O释放的机理。同时通过生物炭长期培养实验,探究百菌清对生物炭改良土壤中反硝化过程和N₂O释放的影响以及相应的影响机制。（1）本研究评估了百菌清单次施用72小时内对土壤反硝化过程,N₂O释放量,反硝化基因丰度和反硝化酶活性的影响。结果显示百菌清施用浓度从5 mg kg^-1增加到25 mg kg^-1,硝酸盐去除率从74.6%降低到54.1%,而N₂O释放量从48μg kg^-1增加到76μg kg^-1。电子传递系统活性（ETSA）值和三磷酸腺苷（ATP）含量的下降表明百菌清对微生物代谢具有抑制作用。酶活性研究进一步表明,硝酸盐还原酶（NAR）,亚硝酸盐还原酶（NIR）和一氧化氮还原酶（NOR）活性的降低可能是百菌清抑制反硝化的主要原因。此外,在反硝化还原酶活性和细胞内代谢活性之间存在线性关系,表明微生物代谢活性的降低可能是百菌清对反硝化过程产生抑制作用的另一原因。总体而言,百菌清单次施用后会抑制土壤反硝化过程的进行并显著增加N₂O释放量,说明百菌清残留可能破坏土壤氮循环过程并加剧全球变暖。（2）长期培养实验中,随着百菌清重复施加浓度从0,5 mg kg^-1增加到25 mg kg^-1,百菌清处理组的硝酸盐去除率分别从100%,44.3%降低到43.7%,但N₂O释放量从8.6,90.8增加到97.9 mg kg^-1。而生物炭处理组的硝酸盐均全部去除,N₂O排放量分别为4.38,4.76和29.6 mg kg^-1,相比于百菌清处理组分别降低了49.3%,94.8%和69.7%。通过量化反硝化过程中四种反硝化酶的活性,发现生物炭改良土壤可能通过保持反硝化酶活性来维持并促进反硝化过程的进行。生物炭处理中氧化亚氮还原酶（NOS）活性的显著提高可能是N₂O释放量降低的主要原因。（3）百菌清短期施用后对土壤微生物群落结构和丰度没有显著影响。相比于空白处理组,25 mg kg^-1百菌清处理组的反硝化微生物丰度显著降低,25 mg kg^-1百菌清处理组的反硝化功能基因nirK,nirS和nosZ的基因丰度分别降低了31.6%,22.1%和50.7%。因此反硝化微生物丰度和功能基因丰度的显著降低可能是百菌清抑制土壤反硝化的另一原因。生物炭长期培养实验中,25 mg kg^-1百菌清处理组（C25）中土壤微生物群落结构和丰度相比于空白处理组（C0）发生了显著变化,而生物炭改良+25 mg kg^-1百菌清处理组（B25）与C0没有显著区别。反硝化功能基因丰度方面,相比于C25处理组,B25处理组中的反硝化功能基因narG,nirK,nirS,norB和nosZ丰度分别提高了21%,4%,10%,8%和47%。上述结果表明,百菌清施用对反硝化功能基因丰度和土壤微生物结构均有负面影响,而生物炭改良土壤中基因丰度没有显著变化,说明生物炭维持了反硝化功能基因丰度和土壤微生物的结构和功能。