自20世纪中期以来，人为固氮作用大大加强，原有的氮循环被破坏，形成严重的氮素污染。随着氮循环领域内研究的深入，各种新型的氮循环过程在近几年不断被发现，原有的氮循环理论体系被重新认识。作为陆地与水体之间的过渡带，湿地的土壤-植物-微生物系统能够通过土壤吸附、植物吸收、生物降解等一系列作用，拦截陆地方向的面源污染、降低水体中氮素污染水平，对于水质净化及自然界氮素循环具有重要作用。　　 本研究主要针对古菌氨氧化、厌氧氨氧化与反硝化联合厌氧甲烷氧化这三种新型氮循环过程，通过原位分析与室内培养相结合的手段，综合利用分子生物学与同位素示踪等技术，对其相关微生物包括“氨氧化古菌(AOA)、厌氧氨氧化菌(anammox)与反硝化联合厌氧甲烷氧化菌(n-damo)”的生物群落特征与作用进行了研究。通过在岸边带湿地与稻田湿地中的案例研究，取得以下研究结果：　　 ⑴在岸边带湿地中，在靠近水陆交界面的两个站点具有较高的氨氧化潜势，可达4.4-6.1μg NO2--N每克干土每小时，而远离水陆交界面的站点的氨氧化潜势则较低，仅有1.0-1.7μg NO2--N每克干土每小时。氨氧化细菌(AOB)的丰度在多数采样点的表层样品中相比于AOA更占优势，然而在深层土壤中AOA的丰度比AOB更高。AOB丰度与氨氧化潜势的变化规律变化具有较好的正相关性，而与AOA的丰度与氨氧化潜势相关性并不显著。在众多的环境因子中，NH4+浓度对AOB的丰度以及氨氧化潜势具有更大的影响。生物多样性分析证明，表层土壤相比于深层土壤显示出更高的生物多样性。AOA与AOB的分布规律说明，AOB相比于AOA在岸边带的硝化作用中发挥更重要作用。　　 ⑵在经受长期施肥影响的稻田湿地中，AOA与AOB在稻田土壤中不同的深度分别占据优势地位。其中AOB在耕作层以及犁底层之上的表层土壤中占据优势，而AOA则在深层土壤中显示出更高的丰度。AOB的丰度随着环境中NH4+浓度的增加而增加，而AOA受影响则不明显。室内培养实验进一步证明了NH4+浓度对AOB丰度有较明显的影响而AOA丰度不受其影响。对施肥稻田土壤生物多样性与系统发育分析发现AOB种群在表层与深层土壤中并无显著差别，而AOA却表现出较大差别，这说明AOB种群更易受到环境因素的影响。该结果表明在受长期施肥影响的稻田湿地中，AOB同样在硝化作用中发挥更重要的作用，而AOA所发挥的作用并不明显。　　 ⑶通过设计并利用针对hzsB基因的新型引物对稻田湿地土壤柱(0-100 cm深)的分析发现，anammox菌在不同深度土壤中均可探测到，但是在30-60 cm具有较高的丰度，其丰度变化范围为2.0±0.9×105至2.7±1.3×106拷贝每克干土。稻田湿地土壤中anammox克隆序列与现有已知Candidatus Brocadia和Candidatus Jettenia具有较近的亲缘关系。同位素示踪的初步实验表明，anammox产生的氮气占此土壤总氮气生成量的24.1％-29.8%。此外，通过PCR扩增与FISH观测，证实了anammox菌可以附着于湿地植物根系生长，为探讨anammox菌与植物之间的关系奠定了基础。　　 ⑷在稻田土壤中发现n-damo菌的存在。N-damo菌在土壤30-70 cm深度范围内可以探测的到，但是生物多样性较低，其丰度变化范围为6.5±0.4×103(60-70cm)至7.5±0.4×104(30-40cm)拷贝每克干土。结合稻田土壤理化性质垂直分布规律分析可以n-damo菌的丰度与生物多样性均受到变化的环境因素影响。通过对湿地环境中新型氮循环微生物环境特性的研究，证实了湿地环境中蕴含有复杂的氮循环过程，且在湿地氮循环中发挥重要作用。这一研究为认识湿地环境氮循环机理提供了重要依据。