长久以来，人类活动极大地干扰了全球氮循环，也对陆地氮环境造成了显著影响。土壤中氮循环微生物的生命活动是维持和调控系统氮循环平衡的重要组成，但目前人们对相关氮循环微生物的认识还不够全面和深入。厌氧氨氧化作为一重要的氮循环过程，自1995年首次在人工反应器中被发现之后，已被证实发生于海洋、陆地和淡水等各类生态系统中。厌氧氨氧化在海洋中存在大规模的反应，而在陆地生态系统中，厌氧氨氧化的发生具有较强的异质性，不同水分土壤的厌氧氨氧化分布不同，且水位的波动显著影响厌氧氨氧化的发生及功能，推测水分可能是陆地生态系统中厌氧氨氧化反应的关键影响因子。同时，目前关于陆地不同水分土壤中厌氧氨氧化的研究多集中在有显著人为输入和影响的区域，至于一些相对独立演化，受人类活动影响较少的区域，厌氧氨氧化及相关氮循环的研究仍极为有限。

     本论文从不同水分土壤出发，选择自然环境中人为影响较少的旱地和湿地土壤，对比结合人为强化加水和失水的实验条件下的典型旱地和湿地土壤，研究其中厌氧氨氧化菌的丰度、活性、群落结构及多样性、相关氮循环的过程效应等在不同水分条件下的响应变化及机制，旨在加深对厌氧氨氧化菌生理特性的认识，以及不同水分和人为影响条件下厌氧氨氧化及相关氮循环的功能演替，拓展完善相关氮循环的研究。取得主要研究成果如下：

    （1）厌氧氨氧化反应在青藏高原海拔5000 m以上区域存在零星分布：丰度1.37× 103 -2.82× 104 copies g-1，活性0.050-0.542 nmol N g-1 h-1, 脱氮贡献率为5.54-17.44%。湿地土壤中厌氧氨氧化菌丰度及活性均要高于旱地土壤，另沿土壤垂直剖面（0-40 cm）上，0-10 cm表层土壤厌氧氨氧化菌的丰度及活性均最高。高通量测序结果显示，厌氧氨氧化主导菌属为Candidatus Jettenia 和Candidatus Brocadia，且亚表层土壤厌氧氨氧化菌群多样性要高于表层土壤。充足的土壤NO3-是青藏高原海拔5000 m以上区域厌氧氨氧化相关氮循环的“启动开关”，NO3-还原过程是内在关键驱动机制，其提供了55.45-100%的NO2-底物给厌氧氨氧化。土壤NH4+含量是调控那曲地区不同旱地湿地厌氧氨氧化菌丰度和活性的关键环境因子。硝酸盐异化还原为铵（DNRA）过程更多地参与到与厌氧氨氧化竞争NO2-底物的过程中。

     （2）仅加水培养的方法，成功“唤醒”了年龄超过一万年的旱地深层土壤中的厌氧氨氧化菌。初始各层土壤均无厌氧氨氧化菌丰度或活性检出，直到培养3个月后，开始有厌氧氨氧化菌丰度和活性的检出；培养4个月后，厌氧氨氧化菌丰度增长到新高值：5.93×103-1.60×105 copies g-1，活性值为0.1024 - 0.2597 nmol N g-1 h-1； 4个月之后，厌氧氨氧化菌丰度和活性均逐渐降低，在第5个月时达到：丰度1.69×103 - 1.70×104 copies g-1，活性0.0408 - 0.0941 nmol N g-1 h-1。培养过程中，厌氧氨氧化菌群多样性逐渐降低，培养前期由Candidatus Brocadia fulgida、Candidatus Brocadia anammmoxidans和Candidatus Jettenia共同主导，第5个月时由Candidatus Brocadia fulgida单一主导。 培养体系中NO3-是优先的电子受体，参与有机物的氧化分解，同时供给NO2-促进相关氮循环。在整个培养过程中，NO3-还原速率始终维持在一个相对较高的水平（0.1059-0.3752 nmol N g-1 h-1），驱动整个氮循环过程的演替。厌氧氨氧化与DNRA过程耦合发生，后者为前者提供主要的NH4+来源。

    （3）不同湿地土壤中厌氧氨氧化菌的分布具有明显差异，白洋淀沉积物和含水层土壤、嘉兴稻田表层和深层土壤等四点土壤初始厌氧氨氧化菌丰度为3.54×105-9.16×106 copies g-1，大小顺序上：白洋淀沉积物>白洋淀含水层>稻田表层土壤>稻田深层土壤。失水180天时，各点土壤中厌氧氨氧化菌丰度显著下降，达1.33×103-2.58×104 copies g-1，降幅均超过99%。失水270天时，各点土壤均无厌氧氨氧化菌丰度的检出。失水过程中各点土壤中主导的厌氧氨氧化菌属为Candidatus Brocadia anammmoxidans，Candidatus Brocadia fulgida和Candidatus Jettenia，且Candidatus Brocadia fulgida的生长在失水培养过程中较其它主要厌氧氨氧化菌属具有明显的竞争优势地位。各点土壤中厌氧氨氧化菌初始活性达0.709-6.021 nmol N g-1 h-1，在失水60天后降至0.426-1.893 nmol N g-1 h-1，降幅达29.76-81.90%。初始土壤中反硝化速率均高于厌氧氨氧化速率，但失水过程中，稻田深层土壤和白洋淀沉积物中反硝化速率下降更快，失水60天后，厌氧氨氧化的脱氮贡献率已反超反硝化，分别达到56.35%和60.15%。

    本研究探讨了不同水分条件下土壤中厌氧氨氧化的发生规律及其功能演替，更加明晰了水分条件对厌氧氨氧化菌生长的影响，拓展了对厌氧氨氧化菌生理特性的认识，完善了相关氮循环的理论体系，具有重要的环境效应和潜在应用价值。同时可引导研究全球气候变化所带来的土壤水分改变，会对土壤相关微生物的生命活动造成的影响，以及相伴随的区域氮碳循环的响应变化。