氧化亚氮(Nitrous Oxide，N2O)是一种温室潜势298倍于CO2的温室气体，其对温室效应的贡献近年来已经引起了广泛的关注。土壤，尤其是农田土壤是N2O的重要源和汇。随着化学氮素大量使用，农田土壤对于大气N2O的贡献越来越多，因此，如何控制农田土壤的N2O排放成为研究热点。　　当前，很多方法已被尝试用来控制农田N2O的排放，包括生物炭、硝化抑制剂等被大量应用，并起到了一定的作用。但是，农田环境需要更加经济且环境友好的方式。本论文提出了一种新的利用植物根际促生菌解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens,BA）来实现农田土壤N2O排放减少的目的。　　外来微生物在成功定殖后能够对植物生长发挥很好的促进作用，但是，关于定殖的微生态过程研究较少。本论文通过构建两个不同的定殖模型来研究解淀粉芽孢杆菌在定殖过程中与根际微生物群落之间的相互关系。结果显示，解淀粉芽孢杆菌在碱性土壤中不能成功定殖，而在酸性土壤中可以定殖。我们通过高通量测序对两种土壤的根际微生物群落进行了分析，对丰富度、群落结构以及生态网络关系进行了评价，并结合基于生态系统抵抗力和恢复力的多稳态模型对定殖过程进行研究。　　结果显示，根际微生物群落与外来接种的微生物存在相互适应的关系。定殖成功后，菌剂处理的土壤细菌群落多样性降低，趋向简单，并显著改变酸性土壤中细菌群落结构，但是群落中微生物间相互作用关系更加复杂(3892edges VS1034edges)，而且Bacillus在network中占据重要作用。与Bacillus相互作用的微生物大多是在根际占据主导生态位的微生物，主要有Nitrosophaera（亚硝化暖菌属），Nocardia（诺卡氏菌），Proteobacteria（变形菌），Rhizobiales（根瘤菌），Acidobacteria_Gp1（酸杆菌），Ktedonobacter（纤线杆菌属）和Nitrospira（硝化螺菌）。　　在对氮循环的调控方面，本研究揭示了解淀粉芽孢杆菌对于酸性农田土壤N2O排放的控制作用。通过向农田肥料中添加解淀粉芽孢杆菌，我们发现在培养实验结束后，土壤的pH提高了1-2，而且对植物的生长具有促进作用。此外，解淀粉芽孢杆菌的加入使得土壤中无机氮如铵态氮和硝态氮的浓度减少，土壤中总氮的浓度减小，并使农田土壤N2O排放减少45.3％。　　为进一步阐明解淀粉芽孢杆菌对于土壤氮循环的调控作用机理，从基因和群落两个水平上对氮循环的功能微生物进行了研究。发现相较于化肥处理，解淀粉芽孢杆菌的加入能够大量减少土壤中AOB的数量从而对硝化过程进行抑制。同时，增加了氧化亚氮还原菌的数量，以增强反硝化过程，尤其是氧化亚氮还原过程。　　本文的创新点包括:　　(1)解淀粉芽孢杆菌在不同的土壤环境下定殖能力不同，在碱性土壤中，有效定殖周期为2周;而在酸性土壤中，能实现长期有效定殖，并保持较高的数量。　　(2)解淀粉芽孢杆菌能够减少酸性旱地农田土壤N2O排放约45.3％，这与它对土壤pH和氮循环功能微生物的调控有关。在酸性土壤中，解淀粉芽孢杆菌能够抑制硝化过程，同时增强反硝化，尤其是氧化亚氮还原过程。直接调控的氮循环功能微生物包括硝化过程的Nitrosospira、Nitrobacter、Nitrososphaera以及反硝化过程的Rhodanobacter、Pedobacter和Flavobacterium。