综述：土壤团聚体尺度硝化与反硝化过程中氮转化的微生物机制研究进展

（编辑推荐）本综述系统阐述了土壤团聚体作为氮循环"生化反应器"的核心作用，聚焦不同粒径团聚体微环境中微生物群落分化特征及其对硝化（nitrification）、反硝化（denitrification）、DNRA和ANAMMOX等氮转化过程的影响机制，提出未来应加强15N同位素示踪技术和微生物环境阈值模型研究，为提升土壤氮素利用效率提供理论支撑。

　　

土壤团聚体的层级结构与微环境特征
土壤团聚体作为土壤基本结构单元，按照层级理论可分为>2mm的巨型团聚体、0.25-2mm的大团聚体、0.053-0.25mm的微团聚体及<0.053mm的粉粒-粘粒组分。Tisdall-Oades理论指出，粒径越小稳定性越高，这种物理分级直接塑造了差异化的微生境——大团聚体孔隙发达利于好氧微生物活动，而微团聚体则成为厌氧微生物的避难所。

氮转化过程的微生物驱动机制
在团聚体构成的"微型生化工厂"中，微生物通过复杂网络驱动氮转化：

• 硝化细菌（含amoA、nxrA基因）在好氧环境下将NH₄⁺逐步氧化为NO₃^-
• 反硝化菌（含nirK、nirS、nosZ基因）在缺氧条件下将NO₃^-还原为N₂O/N₂
• DNRA过程通过nrfA基因将NO₃^-转化为NH₄⁺实现氮保留
• 厌氧氨氧化（ANAMMOX）通过hzsh基因直接转化NH₄⁺和NO₂^-

环境因子的调控作用
pH值、水分和养分梯度构成"生态过滤器"：

• 酸性环境（pH<5.5）抑制硝化但促进真菌介导的反硝化
• 60%WFPS（田间持水量）时出现明显的N₂O排放峰值
• 碳氮比（C/N）>25时DNRA途径占优势

未来研究方向
亟待突破两大技术瓶颈：

1. 发展¹⁵N原位示踪技术解析植物-微生物氮竞争机制
2. 建立基于微生物环境阈值的团聚体三维分布预测模型
   这些突破将为实现"碳中和"目标下的精准氮管理提供科学范式。