氮是海洋生命体的关键元素,它控制着全球海洋大部分的初级生产力,因此在海洋碳循环中发挥关键作用。海洋氮循环是由微生物驱动的生物地球化学过程,主要包括硝化、反硝化、厌氧氨氧化等。近年来,地处亚热带季风气候的湛江湾经济发展迅猛,无机氮浓度输入增加,近海区域氮素污染越发严重。因此,深入了解硝化、反硝化与厌氧氨氧化微生物在氮循环中的作用以及它们之间的关系,对于热带海湾氮素污染治理有着重要的意义。本研究通过使用荧光定量PCR（q PCR）和高通量测序技术研究了湛江湾硝化微生物（AOA、β-AOB、NOB）、反硝化和厌氧氨氧化细菌的丰度、多样性的时空分布特征和环境影响因素;同时,通过富集培养,对AOA和β-AOB进行分离纯化,研究了纯菌株的进化地位和生理特性。主要研究结果如下:（1）.在湛江湾表层沉积物中,nir S、nir K、nos Z型反硝化细菌和厌氧氨氧化细菌的丰度均呈现明显的季节变化,且nir S型反硝化细菌的平均丰度有从湛江湾湾内向湾口附近呈现先升高再降低的趋势。通过定点连续观测湛江湾水体中硝化微生物（AOA、β-AOB、NOB）群落变化,结果表明,硝化微生物丰度呈现明显的季节变化;在三次昼夜观测中发现,NOB（Nitrospira、Nitrospina）16S r RNA基因拷贝数呈现明显的昼夜变化,而AOA、β-AOB amo A基因拷贝数几乎不变。（2）.系统发育分析表明:湛江湾沉积物中存在着一些广泛分布的反硝化细菌,但也生活着一些新奇的nir K型和nos Z型反硝化细菌;对于厌氧氨氧化细菌而言,其主要属于浮霉菌门及Candidatus Scalindua属,且湛江湾海域的厌氧氨氧化细菌也生活着一类在其它地方没有的新分支。通过使用Nitrospira的nxr B作为功能和系统发育标记物,从湛江湾的4个水样中检测到69个物种水平的OTU,其中97%是与前人描述的Nitrospira属均不相同的新型OTU,揭示了近海Nitrospira的难以识别的多样性;且本研究发现包含OTU2和OTU7在内的前2个OTU的序列分别占七月和九月份Nitrospira总数的48.7%和32%,在系统发育树中形成了独特的一簇,并将其命名为Nitrospira ZJW lineage。（3）.通过相关性分析表明:p H、NO₂ˉ-N、盐度和温度显著影响湛江湾沉积物中反硝化细菌的群落;NO2ˉ-N显著影响湛江湾水体中Nitrospina、AOA、β-AOB的群落,Nitrospira受p H和盐度调控;同时,Nitrospira:Nitrospina 16S r RNA基因数量的比值与NO₃^--N呈显著负相关性,AOA:β-AOB amo A基因数量的比值与NH₄⁺-N和温度呈显著负相关性。（4）.实验室富集、分离AOA和β-AOB,结果表明:在富集的6个站位的AOA样品中,发现Nitrosocosmicus和Nitrosopumilus丰度较高,且发现了一些新奇的AOA;分离的β-AOB属于耐盐菌,其最大耐氨浓度小于240m M,氰酸盐对其存在明显的抑制作用。