水稻是世界上50％以上人口最重要的食物，我国是世界上最大的水稻生产国。氮素为水稻生长最重要矿质养分，土壤氮素的形态、转化及供应与水稻产量密不可分。土壤中90％以上的氮素是以有机形态存在，其中氨基酸氮是主要成分。尽管已有大量的土壤氮素方面的研究，但目前，对长时间尺度下的水稻土有机氮及氨基酸氮组分的研究仍还不足。因此，本研究选取了我国埋藏古水稻土剖面和慈溪地区水稻土时间序列土壤，通过封管水解Bremner法以及柱前衍生液相色谱法，分析水稻土剖面和不同种植年限有机氮组分及氨基酸变化，并对有机物矿化和土壤微生物与氮素转化相关酶进行研究，探讨长期水稻种植对有机氮和氨基酸氮分布及转化的影响，以期揭示在时间空间尺度上水稻土有机氮变化规律和氮素生物地球化学循环提供参考依据。同时利用氨基酸添加的盆栽实验，探究氨基酸氮源对水稻生长的影响。结果主要包括以下几方面:　　1、围垦造田后，长期水稻种植可降低土壤pH值并逐渐稳定于6.8-6.9左右。土壤有机碳和全氮随水稻种植时间增加而增加，700年水稻土的有机碳和全氮分别为23.1g kg-1和2.0g kg-1。水稻种植后C/N比呈增加趋势，暗示水稻种植过程中土壤氮素较碳更容易达到平衡。　　2、土壤有机氮酸水解结果表明，总酸解氮及各有机氮组分在表层土含量最高，总酸解氮（AHN）含量约为0.89g kg-1，氨基酸氮(AAN)为0.36g kg-1，氨态氮(NH3-N)含量为0.26g kg-1，氨基糖氮(ASN)含量为0.08g kg-1，酸解未知氮(HUN)为0.19g kg-1，各组分含量均随土壤深度增加而降低;其中，氨基酸氮下降最为明显;所有组分含量在57-75cm以下变化趋于稳定。在土壤剖面中，各有机氮组分所占比例也呈一定规律;氨基酸氮比例随深度下降，而氨态氮比例则呈上升趋势，氨基糖氮和未知态氮没有明显规律，说明氨基酸氮在表层积累并且很难向下转移，而氨态氮则更容易向下转移。总水解氨基酸中表层L-亮氨酸含量最高，含量达到4.892mmol kg-1，占总氨基酸的27.8％。不同剖面土层中D-氨基酸含量均显著低于L-氨基酸含量。亮氨酸和苯丙氨酸随剖面深度增加所占比例逐渐下降。表层水稻土中性氨基酸占比最高，下层土壤中性氨基酸占比下降而碱性氨基酸占比上升。　　3、不同种植年限水稻土有机氮组分随种植时间增加呈指数累积趋势。有机氮组分含量在种植水稻50年后明显增加，并在100年以后达到稳定。水稻土各有机氮组分所占比例相似，说明有机氮组分的比例可能与土壤类型、植物种类和管理模式有关。随种植年限增加土壤水解总氨基酸含量逐渐增加并稳定于26.91mmol kg-1-27.11mmol kg-1，但在种植年限最久的700年水稻土中总氨基酸含量略微下降至19.55mmol kg-1。滩涂土壤中酪氨酸比例最高，其比例达到23.96％，而水稻土中优势水解氨基酸是亮氨酸，占比在20％以上。滩涂土壤中性氨基酸比例较高。随着水稻种植年限增加总的中性氨基酸比例相对稳定，碱性氨基酸比例先增加后降低，而酸性氨基酸呈相反趋势。丙氨酸的D/L值随着种植年限增加而增加。游离氨基酸在土壤中含量较低，并随水稻种植年限增加而降低。滩涂土壤中谷氨酸占据绝对优势。围垦后的盐碱土壤游离谷氨酸比例急剧下降，而其它组分的游离氨基酸比例均有不同程度的上升，其中丝氨酸提升最为显著。水稻种植后游离氨基酸所占比例发生细微变化。滩涂土壤中酸性氨基酸为主要成分，种植水稻后中性氨基酸比例增加，碱性氨基酸在不同种植年限水稻土中均为占比最低的组分。　　4、不同种植年限水稻土累积氮矿化量随时间呈增加趋势，经过水稻种植300多年后达到稳定状态。土壤氮库与可矿化氮库呈均衡增长状态。One-pool模型能够一定程度上反应可矿化氮的增长趋势，特殊模型拟合度更好。本研究氮矿化结果对two-pool模型拟合效果不理想，可能是由于快速矿化氮库还没有完全消耗所造成。碳矿化势(C0)同样随着种植年限的推移明显增加，在水稻种植100年左右达到了稳定的状态，在300年后又略有下降。初期增长可能与总有机碳增长与人类耕作影响有关。300年后可矿化有机碳库的下降过程显示随着种植年限的增加，难分解碳组分能够在土壤中积累。One-pool模型能够初步反映碳矿化过程，而two-pool模型的碳矿化曲线拟合度更高。　　5、水稻种植初期微生物生物量碳氮迅速增长，100年水稻土微生物生物量达到最高，微生物碳量(MBC)为748mg kg-1，微生物氮量(MBN)为74mg kg-1。之后水稻土的微生物生物量略有回落并达到稳定。土壤脲酶活性在种植水稻后增加，在100年以后脲酶活性相对稳定，活性在183NH4-N kg-1·soil2h-1-193NH4-N kg-1·soil2h-1之间。种植水稻后蛋白酶活性同样明显上升，在100年以后酶活性达到最高值431mg tyrosine kg-1dry soil h-1，之后随着种植年限增加蛋白酶活性有所下降。酶活性与微生物生物量具有一定的相关性。　　6、L型氨基酸替代常规氮肥试验结果显示，氨基酸处理水稻的每穗总粒数和千粒重与尿素氮肥持平，株高、单株穗数和结实率效果较尿素稍差从而造成单株产量稍差，主要原因可能是由于微生物的竞争效应使得氨基酸消耗过快，造成分蘖期之后水稻供氮不足而出现这种差异，但差异并不明显，其中精氨酸和50％谷氨酸的结果与尿素结果最为接近。D型氨基酸不但不能被生物利用，甚至有可能会抑制水稻生长。这种抑制可能分为直接抑制水稻生长和通过影响土壤微生物组成来间接抑制。D-氨基酸抑制水稻生长的效应需要重视并进一步研究。　　综上所述，长期种植水稻后有机氮及氨基酸会在表层大量积累，并在耕作层下显著减少，土壤植物根系、微生物以及土壤吸持作用可能是造成有机氮在表层富集的原因;在水稻种植大约100年后，土壤各项基本指标以及有机氮和可矿化氮趋于稳定，说明水稻土的发育经过100年基本达到稳定;施肥、淹水管理及犁底层的形成和土壤微生物以及土壤酶活性增加都有助于土壤碳氮的保存和积累，水稻土发育过程与这些指标紧密相关;累积碳矿化势、氨基酸含量和蛋白酶活性在长期种植水稻后略微降低，说明长期种植水稻有机氮形态具有顽固化的风险，部分D型氨基酸比例的增加也暗示了这一风险。氨基酸替代尿素盆栽试验确定了今后氨基酸肥料的研究定位:优化配比小量混施、侧重苗期、多次配施、防止消旋以及土壤改良。