酸性土壤中硝化作用的空间变异性很难用土壤pH、氮（N）的有效性或硝化微生物活性及其群落结构组成来解释。在土壤N循环的研究中,锰氧化物与土壤N循环的交互作用的研究并不多,尤其是在氮肥大量使用、氮转化迅速、铁锰氧化物相对富集的亚热带酸性土壤中。锰氧化物是土壤中的重要吸附载体、催化剂和氧化还原剂,在酸性土壤N循环中可能起着非常重要的作用。基于土壤中铁氧化物对土壤N循环的影响,我们假设土壤中的锰氧化物在酸性土壤硝化作用中起着很重要的作用。本文运用硝化动力学模型模拟,结合实时荧光定量PCR（qPCR）,研究锰氧化物在不同土壤环境中（不同pH,含水量和有机质条件）对酸性土壤硝化作用的影响。主要的研究结果如下:1.针对高强度农业利用的旱地土,选用不同pH的土壤加入0%（对照）或3%（处理）锰氧化物。研究结果发现,锰氧化物显著迟滞了微酸性土壤中的硝化作用（P<0.05）,表现为最大净硝化速率(V_a1)减弱,但是平均硝化速率(V_a2)未受影响。此外,硝化动力学实验结果也表明锰氧化物的添加致使硝化动力学模拟方程由原来的一级倾向于零级,这可能是由于土壤氨氧化微生物的活性受到了影响。这一假设也在qPCR硝化微生物基因拷贝数的研究中得到了证实,实验结果表明锰氧化物的添加致使硝化细菌（AOB）和硝化古菌（AOA）的基因拷贝数分别显著下降了48.2%和39.1%（P<0.05）。然而,锰氧化物对强酸性土壤中的硝化作用却没有显著影响（P>0.05）。2.针对干湿交替循环耕作模式的水稻土,调节土壤水分含量至50%,100%和200%的田间持水量（WHC）,分别模拟好氧、兼性厌氧和完全厌氧的土壤环境,并加入0%或3%锰氧化物。实验结果发现酸性土壤的V_a1和V_a2均随着土壤含水量的增加而显著降低（P<0.05）。锰氧化物显著降低了土壤中的V_a1（P<0.05）,但是对V_a2没有显著影响（P>0.05）。此外,锰氧化物显著改变了50%和200%WHC的土壤中的硝化动力学模型,都由原来的一级变成了零级（P<0.05）,然而100%WHC的土壤中的硝化动力学模型却没有发生显著变化（P>0.05）。土壤中N₂O的排放速率随着土壤含水量的增加而显著增强（P<0.05）,然而锰氧化物添加以后,100%WHC的土壤中N₂O的最大排放峰值明显被延迟,200%WHC的土壤中N₂O的最大排放量由1084μg N kg^-1 day^-1显著下降到225μg N kg^-1 day^-1（P<0.05）。研究结果表明锰氧化物对酸性土壤中的硝化作用以及N₂O的排放具有显著影响,且该影响随着土壤水分含量的不同而不同。3.针对N转化迅速的森林土壤,选用强酸性和微酸性亚热带和温带森林土壤作对比,加入0%或3%锰氧化物。研究发现在土壤理化性质差异极大的两种生态系统中,锰氧化物显著降低了微酸性土壤中的硝化作用（P<0.05）,而对强酸性土壤中的硝化作用却没有显著影响（P>0.05）。微酸性土壤中的硝化动力学模型也因为锰氧化物的添加,由原来的一级动力学模型转变为零级,且硝化微生物AOA和AOB的基因拷贝数也显著下降（P<0.05）。此外,锰氧化物显著降低了酸性森林土壤中硝化微生物AOB:AOA的丰度比（P<0.05）。土壤有机质含量（3%w/w）对酸性森林土壤中硝化作用的影响研究表明,土壤有机质显著降低了土壤中的净硝化速率,却显著提高了硝化微生物的数量（P<0.05）,说明有机质可能是通过其它方式而非对土壤硝化微生物产生毒性来影响酸性森林土壤中的硝化作用。根据以上实验结果,开展了表面吸附和土壤灭菌实验,研究土壤无机氮的表面吸附,微生物同化和非生物固定作用各自所占的比例,以探索酸性土壤中测得NO₃^--N含量低而实际硝化作用强的证据,进一步阐明锰氧化物对土壤中硝化作用的影响及其作用机制。得到的主要结果如下:4.酸性土壤对NH₄⁺的吸附量均随着加入的NH₄⁺浓度的增大而增大（P<0.05）,并且随着pH值的增大,紫色土对NH₄⁺的吸附量也显著增多（P<0.05）。紫色土对NH₄⁺的等温吸附与Langmuir方程具有最好的相关性,其R²值均在0.95以上。土壤灭菌后,NH₄⁺的吸附量显著下降（P<0.05）,但是锰氧化物可以显著增加土壤对NH₄⁺的吸附（P<0.05）。土壤对NO₃^--N基本不会产生吸附作用(<0.02 mg kg^-1),甚至在弱酸性土壤中表现为负吸附。土壤灭菌后对NO₃^--N表现出零吸附或者负吸附,锰氧化物并未显著影响土壤对NO₃^--N的吸附作用（P>0.05）。因而,锰氧化物对土壤NO₃^--N的吸附作用并非酸性土壤硝化作用空间变异性的作用机理,不足以作为酸性土壤中测得NO₃^--N含量低而实际硝化作用强的证据。5.酸性土壤对NH₄⁺-N的显著固定作用是微生物同化和非生物固定共同作用的结果,其中生物同化作用是其固定的主要机制,锰氧化物的添加对NH₄⁺-N的生物同化和非生物固定没有显著影响,分别为13.4%和6.3%（P>0.05）。然而,土壤对NO₃^--N的微生物同化和非生物固定量均很少且非常有限,总固定率只有3.72%。锰氧化物的添加显著降低了土壤对NO₃^--N的生物同化作用,由原来的1.96%降到0.12%（P<0.05）,却显著增加了土壤对NO₃^--N的非生物固定量,由原来的1.76%增加至4.02%（P<0.05）。然而锰氧化物对土壤中NO₃^--N的总固定率没有显著影响,添加前后分别为3.72%和4.14%（P>0.05）。锰氧化物会对土壤中硝化微生物的毒害可能是影响酸性土壤中生物同化作用的主要机制;但是,锰氧化物影响NO₃^--N的非生物固定的作用机理尚不明确。通过研究锰氧化物对不同土地利用类型酸性土壤中硝化作用的影响,发现锰氧化物是影响酸性土壤中硝化作用的重要影响因子,并且其影响作用随着土壤pH,含水量和有机质含量的不同而不同。一方面,锰氧化物显著迟滞了土壤在好氧条件下的净硝化速率并降低了土壤硝化微生物活性;另一方面,锰氧化物显著增强了厌氧条件下的硝化作用,并且降低了土壤中N₂O的排放。锰氧化物影响酸性土壤硝化作用的可能机制为,土壤在好氧条件下,Mn对土壤微生物的毒害作用占主导作用;土壤在厌氧条件下,锰氧化物可能会作为电子受体,将土壤中的NH₃/NH₄⁺直接氧化为N₂,或是与反硝化作用底物NO₃^-竞争电子,抑制土壤的反硝化过程以及N₂O的排放。此外,锰氧化物对土壤中NO₃^--N的表面吸附影响并不显著,并且酸性土壤对NO₃^--N微生物同化作用非常有限,因而表面吸附和微生物同化并非酸性土壤硝化作用空间变异性的作用机理,不足以作为酸性土壤中测得NO₃^--N含量低而实际硝化作用强的证据。本研究为探索酸性土壤硝化作用的机理、空间变异性的原因提供了新思路,此外,对农业生产实践中农作物肥力的高效利用、土地利用的可持续发展以及温室气体的排放控制具有深远的意义。