土壤是陆生动植物生活的基底，它不仅为植物提供必需的营养和水分，还是土壤动物赖以生存的栖息场所。对植物来说，植物根系与土壤有着极大的接触面，可以在植物和土壤之间进行频繁的物质交换，因此通过控制土壤因素就可影响植物的生长和产量。对动物来说，土壤是比大气环境更为稳定的生活环境。其温度和湿度的变化幅度要小得多，因此土壤常常成为动物的极好隐蔽场所，在土壤中可以躲避高温、干燥、大风和阳光直射。

生态系统中的很多重要过程都是在土壤中进行的，土壤元素循环是指以土壤为核心，土壤中的元素与生物圈（农田中主要为作物）、水圈、大气圈和岩石圈的交换途径、形态和通量。由于不同存在形态或价态的元素在土壤中的移动性、与其他圈层的交换性及其生物和环境效应不同，且它们在土壤中的量由土壤转化过程及其相对速率所决定，所以，土壤养分转化过程起着土壤元素循环“调配器”的作用，控制土壤元素循环的方向、元素化合物种类和交换通量。

元素循环是生物地球化学循环的重要环节，主要涉及碳、氮、磷、硫等元素的循环过程。环境中的各种微生物会广泛参与到元素循环的过程中，其数量、质量及代谢速率与所在生态系统乃至整个生物圈的结构、功能、动态过程和生产密切相关。自然界中广泛分布的微生物是自然界碳、氮、磷、硫元素循环的主要驱动力，通过检测微生物基因组中涉及碳、氮、磷、硫代谢循环相关的功能基因，可综合分析不同生境下碳、氮、磷、硫循环的整体水平并评价微生物对此过程的影响，为土壤健康和影响评价提供基因水平上的有力证据。

凌恩生物建立了完整的碳、氮、磷、硫循环循环模式图，对宏基因组数据进行深入挖掘，通过循环模式图，确定不同代谢过程所涉及的功能基因及其丰度计算方法，对环境样品微生物群落碳、氮、磷、硫循环能力进行分析及比较，进一步通过对识别到的相关功能基因所属物种进行分类学注释，识别环境样本中参与碳、氮、磷、硫循环的主要功能微生物种属。

土壤氮素循环：

土壤氮素循环是生物地球化学循环的重要组成部分,不但影响着土壤生产力和可持续发展,还影响着全球环境变化。土壤微生物在土壤氮循环中发挥着不可替代的作用,参与了包括固氮作用、氨化作用、硝化作用和反硝化作用等重要生态过程。特别是分解和固氮过程。生物遗体只有通过分解过程才能转化为腐殖质，成为可被植物再利用的营养物质；而固氮过程则是土壤氮肥的主要来源。这两个过程都是整个生物圈物质循环所不可缺少的环节。近十年中,分子生物学技术的发展为从功能基因角度研究与土壤氮循环密切相关的微生物功能群结构、组成和丰度的变化提供了新的契机。

土壤碳素循环路径：