硝化作用是土壤氮循环的重要组成部分，不仅连接着固氮作用和反硝化作用，影响植物对氮素的有效利用，并与过量施肥导致的土壤酸化、硝酸盐的淋失及引起水体和大气污染的温室气体氧化亚氮（N2O）的排放等一系列的生态环境问题直接相关。硝化作用同时也是土壤生物化学过程的重要组成部分，包括氨氧化作用和亚硝酸盐氧化过程，氨氧化作用是硝化作用的第一个反应步骤，也是限速步骤。多年来，人们对于土壤硝化作用的影响因子进行了大量研究，包括：pH、水分、温度、土壤类型及铵态氮的含量等等，其中底物铵态氮的含量是为硝化作用提供底物的直接来源，从硝化作用底物这一影响因素出发，深入研究其机理，对于进一步解决我国当前施肥量大且利用率低这一现状具有参考意义。　　紫色土是我国土壤学科中具有特殊地位的土壤类型之一，主要分布在我国亚热带地区，在我国农业生产中具有重要的地位。紫色土按照pH和碳酸盐的含量分为石灰性紫色土、中性紫色土和酸性紫色土。底物铵态氮是影响硝化作用的重要因子，同时也是影响硝化微生物丰度及群落结构的重要因素。　　本文选用四川盐亭的石灰性紫色土和重庆北碚的中性紫色土为供试土壤，采用室内恒温培养的方法。其中，利用石灰性紫色土设置添加浓度为N 100 mg kg-1的 (NH4)2SO4、NH4Cl和CO(NH2)2三种氮源的处理，而中性紫色土采用长期休闲地与正常耕作施氮肥的土壤做对比，同样通过添加浓度为N 100 mg kg-1的 (NH4)2SO4作为氮源。在培养期间分别测定铵态氮、硝态氮，同时利用实时荧光定量PCR技术测定AOA和AOB amoA基因拷贝数，用AOB和AOA amoA 功能基因测序的方法测定基因群落及16S rRNA基因-Miseq 测序测定土壤总微生物。试验结果如下：　　经过28 d培养，三种不同氮源处理下的土样均表现出硝态氮的积累。从0 d时开始，尿素处理硝态氮的积累量最多，硫酸铵处理次之。氯化铵处理硝化作用显著低于前两者，但也呈线性递增趋势，硝态氮的积累量从0 d时的7.77 mg N kg-1增加到28 d时的101.34 mg N kg-1。三种不同氮源处理下土壤铵态氮含量均表现出下降的趋势。尿素和硫酸铵处理铵态氮的含量在培养过程的前14 d显著下降，分别从93.98 mg N kg-1和94.95 mg N kg-1从下降至2.92 mg N kg-1和10.50 mg N kg-1。相比于前两者铵态氮含量的变化，氯化铵处理铵态氮含量也随着培养过程的进行呈现逐渐呈线性下降趋势，从0 d时的95.86 mg N kg-1下降至28 d时的5.32 mg N kg-1。三种氮源处理土壤铵态氮含量的减少趋势和土壤硝态氮含量的积累趋势相一致。　　在长期休闲土壤和耕作施氮肥土壤试验中，未添加氮源的长期休闲土壤（F）和添加氮源的长期休闲土壤（F N）处理中，硝态氮含量在整个培养过程中呈增长趋势，由0 d时的5.98和6.44 mg N kg -1 增长为28 d时的26.24和32.74 mg N kg -1 。未添加氮源的耕作施肥土壤（T）和添加氮源的耕作施肥土壤（T N）处理中，硝态氮含量在整个培养过程中也呈增长趋势，由0 d时的11.94和11.68 mg N kg -1增长为28 d时的34.15和105.71 mg N kg -1 。28 d培养过程中，（F+5％T）N处理下的硝态氮含量相比与F N处理显著升高，28 d时（F+5％T）N处理下的硝态氮累积量为50.79 mg N kg -1 ，约是F N处理的1.55倍。（F+5％T）相比于（F）处理硝化作用明显增强。　　从土壤NO3--N、NH4+-N含量的变化可以知道土壤硝化作用的强度，三种不同氮源下的石灰性紫色土由一级或零级动力学进行模拟，动力学参数模拟结果表明通过添加硫酸铵和尿素作为氮源的土壤，其硝化动力学过程均符合一级动力学模型（R2分别为0.989和0.992）。硫酸铵和尿素处理土壤的硝化潜势Np分别为131 ±10.9 mg N kg-1和131±6.9 mg N kg-1，尿素处理土壤的硝化速率常数k以及硝化速率Vp均高于硫酸铵处理的土壤。而氯化铵处理土壤的硝化动力学过程符合零级动力学模型（R2>0.99）。　　长期休闲土壤加5％耕作施肥土壤后的净硝化速率表明，（T N）处理28 d培养过程中的净硝化速率为3.35 mg N kg -1 d-1，显著高于（F N）处理，（F+5％T）N处理显著高于（F N）处理，而显著低于（T N）处理，由土壤的净硝化速率得出，（F+5％T）N处理相比于长期休闲土壤的硝化作用显著增强　　石灰性紫色土在四种处理中AOB amoA基因拷贝数在培养过程中均呈显著变化趋势，除氯化铵处理外，Control、硫酸铵和尿素处理中AOB丰度均呈现出先显著增加后显著降低的趋势。而氯化铵处理中AOB丰度呈现增长趋势，在14天时，氯化铵处理的土壤AOB丰度显著低于硫酸铵和尿素处理的土壤中AOB丰度。而四种处理中AOA amoA基因拷贝数在培养过程中无显著变化。　　在28 d培养过程中，（T）和（T N）处理中AOB amoA基因拷贝数显著高于（F）和（F N）处理中AOB amoA基因拷贝数。（F）和（F N）处理中AOB aomA基因拷贝数在28 d培养过程中变化不显著，aomA基因拷贝数的数量级只有4次方。0 d时，（F+5％T）N处理中AOB aomA基因拷贝数显著高于长期休闲土壤中AOB aomA基因拷贝数，在培养过程中呈增长趋势，由0 d时的15.93×106 g-1增长为28 d时增长为31.43×106 g-1。（T）和（T N）处理中AOA aomA基因拷贝数显著高于（F）和（F N）处理中AOA amoA基因拷贝数。0 d时，（F+5％T）N处理中AOA aomA基因拷贝数显著高于长期休闲土壤中AOA aomA基因拷贝数，在培养过程中呈增长趋势，由0 d时的12.99×106 g-1增长为28 d时增长为39.42×106 g-1 。　　石灰性紫色土、长期休闲土壤和耕作施肥土壤中中AOB的优势种群均为Nitrosospira Cluster 3，其中石灰性紫色土AOA的优势种群是Group 1.1b，NOB的优势种群为Nitrospira，长期休闲土壤AOA amoA功能基因类群Group 1.1b和Group 1.1 a associated占主要。　　本研究主要得到一下结论：（1）添加底物氮源能促进硝化作用的发生；（2）NH4Cl能够延缓了硝态氮的累积，对硝化作用有抑制效果；（3）石灰性紫色土硝化作用的主要推动者为AOB，添加底物氮源对AOB显著影响，氯离子对AOB有抑制；（4）相比于耕作施肥土壤，长期休闲土壤硝化作用变得极其微弱，添加底物氮源不能显著促进硝化强度；（5）长期休闲土壤中AOB的丰度比耕作施肥土壤低两个数量级，而AOA在长期休闲土壤中的丰度较高，长期休闲土壤硝化作用的主导者可能是AOA；（6）中性及石灰性土壤AOB的优势种群为Nitrosospira Cluster 3，而AOA amoA功能基因类群Group 1.1b和Group 1.1 a associated 占主要；（7）土壤经过长期休闲导致AOB丰度及活性均显著降低，而AOA成为硝化作用中的优势微生物，进一步表明AOA更适应寡氮的贫营养环境。