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马尾松是我国亚热带地区分布面积较广的乡土树种之一,在我国生态环境建设和林业产业发展中发挥着重要作用。然而,由于马尾松人工林在造林过程中不合理的经管管理,导致大量低产林和地力衰退等现象存在。土壤氮相关形态在人工林生长及地力维持方面起着重要作用。土壤氮转化主要由土壤微生物驱动完成,但关于马尾松人工林土壤氮转化的微生物驱动机制仍然缺乏相关研究。林龄、母岩和施氮是马尾松营造速生丰产和维持地力稳定方面需要重点考虑的因素。为此,本文以亚热带地区马尾松人工林为研究对象,进行野外和培养床试验,采用q PCR、磷脂脂肪酸（Phospholipid fatty acid,PLFA）、Biolog微平板法和Illumina Mi Seq高通量测序等分子生物学技术,围绕林龄、母岩发育土壤和施氮对土壤氮转化及相关功能基因丰度和微生物群落结构进行研究,旨在解析马尾松人工林土壤氮转化规律及其微生物驱动机制,为土壤氮转化的定向调控及有效氮的高效利用提供科学依据。本研究结果如下:（1）在马尾松人工林生长过程中,土壤特征、氮转化功能基因丰度和微生物群落结构发生显著变化。土壤理化性质、微生物量碳、氮和酶活性在林龄、月份和土层中有极显著差异,具有明显的时空分布。土壤特征指标（全钾除外）含量均表现为0-10cm土层高于10-20cm。不同林龄土壤微生物类群均以细菌为主,土壤微生物总PLFAs量、真菌PLFAs量和真菌/细菌随林龄增加表现为“v”趋势。土壤细菌、革兰氏阳性细菌（G+）、革兰氏阴性细菌（G-）和放线菌PLFAs量均是25年最高。平均颜色变化率（AWCD）和多样性指数（香浓指数、辛普森指数和Mc Intosh指数）总体表现为25年>13年>58年>38年。在人工林生长25年后,土壤微生物群落结构稳定性和功能代谢活性明显降低,加剧土壤微生态失衡。AOA amo A、AOB amo A、nir S和nir K基因丰度在25年达到最大;nif H和nos Z基因丰度随林龄增加表现先减少后增加,在38年达到最小。土壤细菌门水平上优势类群为Acidobacteria、Proteobacteria、Actinobacteria和Chloroflexi。Acidobacteria、Planctomycetes、Gemmatimonadetes、Nitrospirae和Firmicutes与AOA amo A、AOB amo A、nir K和nir S基因丰度之间关系密切,可能是调控硝化和反硝化过程的主要类群。属水平上,Bradyrhizobium与nif H基因丰度有极显著正相关关系,对土壤氮固定有着重要的调控作用。Bryobacter、Candidatus＿Solibacter和H16与AOA amo A、AOB amo A基因丰度之间有显著关系,可能是驱动土壤硝化过程的主要类群。Candidatus＿Solibacter、Variibacter和Acidibacter与nir K、nir S和nos Z基因丰度之间有显著关系,对调控土壤反硝化过程具有重要作用。（2）不同母岩发育土壤对氮矿化速率、氮转化功能基因丰度和固氮菌群落结构有显著影响。土壤有机碳、全氮、碱解氮含量、脲酶和硝酸还原酶活性均在玄武岩（BA）发育土壤最高。土壤净矿化速率以净硝化速率为主,主要发生在0-10cm土层,6月份变化幅度较大,7月份达到最大,玄武岩（BA）发育土壤最高。Nif H、AOA amo A和nir S基因丰度在玄武岩（BA）发育土壤最高,AOB amo A和nir K基因丰度在变余砂岩（BL）发育土壤最高;nos Z基因丰度在石英砂岩（QS）发育土壤最高。Nif H和AOA amo A基因丰度分别与株高和地径呈显著正相关关系。不同母岩发育土壤AOA amo A数量均高于AOB amo A,并且AOA amo A数量对土壤环境因子变化较敏感,可能在氨氧化过程中具有重要作用。玄武岩发育土壤固氮菌丰富度指数（Chao1指数、ACE指数）和多样性指数（Shannon指数和Simpson指数）均高于其他母岩发育土壤。门水平上,Proteobacteria和Cyanobacteria为主要优势类群,Proteobacteria相对丰度在玄武岩（BA）发育土壤最高,Cyanobacteria相对丰度在变余砂岩（BL）发育土壤最高。属水平上,Bradyrhizobium、Calothrix、Rhizobium和Azospirillum为主要优势类群,是驱动土壤氮固定的主要微生物类群。Bradyrhizobium与树高和地径呈显著正相关。Rhizobium与树高和地径呈显著负相关。玄武岩（BA）发育土壤有利于马尾松生长。（3）土壤特征、氮矿化速率和微生物群落结构对氮肥响应具有明显的时间差异性。土壤p H随施氮量增加而降低,且不同处理间差异不显著。土壤有机碳和全氮含量随施肥时间递增表现出先增加后减少趋势;铵态氮和硝态氮含量随施肥量增加而增加。施氮时间、施氮水平及二者交互作用均对土壤净氮矿化速率有极显著影响,以施氮时间效应为主;土壤净氮矿化速率主要以净硝化速率为主。施氮12个月（2017.12）和18个月（2018.12）,N3（高氮）处理显著提高了土壤微生物总PLFAs量、细菌、真菌、G+、AMF和放线菌PLFAs量;施氮2年（2018年12月）,N3（高氮）处理对土壤微生物总PLFAs含量、细菌、真菌、G+和AMF和放线菌PLFAs量有抑制作用。通过聚类分析和主成分分析表明,N3（高氮）处理与其他处理分离效应明显,NO（对照）和N1表现一定聚集效应。土壤有机碳,碱解氮,铵态氮、硝态氮和微生物量氮与微生物群落结构具有显著相关性。施氮初期,适量氮添加提高土壤氮含量,有利于土壤氮矿化和微生物数量增加;随施氮量和施氮时间增加,土壤氮素含量过量积累,不利于土壤氮矿化和微生物数量增加。（4）施氮对AOA群落结构、AOB amo A基因丰度和群落结构有显著影响。不同氮肥处理土壤AOA amo A和AOB amo A基因丰度分别为0.86×107-0.93×107和0.43×105-1.6×105copies/g soil。AOA amo A基因丰度高于AOB amo A,AOA/AOB比值在60-199之间。施氮有利于提高AOA amo A和AOB amo A基因丰度,N2处理AOA amo A和AOB amo A基因丰度高于其他处理。施氮对AOA和AOB群落Chao1指数和ACE指数有显著影响。AOA群落Thaumarchaeota为优势类群,AOB群落Proteobacteria占优势地位;N3（高氮）处理均对Thaumarchaeota和Proteobacteria相对丰度有促进作用。硝化速率和矿化速率与AOB基因丰度和群落结构有显著相关性,可知氨氧化作用主要由AOB驱动。（5）施氮对nir K和nos Z基因丰度和群落结构有显著影响。不同氮肥处理土壤nir K、nir S和nos Z基因丰度分别为1.12×106-3.67×106、2.39×106-3.04×106和2.95×106-6.55×106copies/g soil,nos Z基因丰度高于nir K和nir S。N2处理nir K和nir S基因丰度高于其他处理。施氮显著降低nos Z基因丰度,N3（高氮）处理抑制效果显著。Nos Z基因丰度与环境因子关联性强于nir K和nir S。施氮对nir K和nos Z群落ɑ多样性指数有显著影响,对nir S群落Shannon指数和Simpson指数有显著影响。施氮通过调节土壤铵态氮、硝态氮、微生物量氮含量和氨化速率,使土壤反硝化微生物群落结构发生显著变化。Nir K、nir S和nos Z群落均以Proteobacteria为优势类群,相对丰度分别为96.41%-98.7%、96.75%-99.39%和59.25%-68.06%。施氮对nir K群落Proteobacteria相对丰度有抑制作用,随施氮量增加抑制作用逐渐减弱。施氮对nir S群落Proteobacteria相对丰度有促进作用,随施氮量增加而增加。Nos Z群落Proteobacteria相对丰度,随施氮量增加表现“v”趋势。施氮对nir K群落结构的影响强于nir S和nos Z。Proteobacteria（门水平）和Bradyrhizobium（属水平）是反硝化微生物类群共有的优势类群,施氮通过影响Proteobacteria和Bradyrhizobium来调控反硝化作用。