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甲烷（CH4）是仅次于二氧化碳（CO2）排放的地球第二大温室气体,其全球增温潜势（Global warming potential 100,GWP100）是CO2的28倍,它是产甲烷菌在严格厌氧条件下经过一系列复杂代谢活动产生的最终底物。据统计,全球CH4年均排放量约为5.3亿吨,其中,约10%来自于稻田生态系统,特别是在水稻种植面积较广的南亚地区。减少稻田生态系统的CH4排放量对于降低全球增温潜势有非常重要的意义。目前,有机肥在培肥农田土壤方面的积极作用得到公认,但研究表明有机肥的大量使用,会导致稻田CH4排放量的大幅增加。如果能从有机肥影响稻田CH4排放的机理出发,找到起决定作用的关键环境因子,针对具体问题优化田间施肥管理措施,缓解稻田生态系统的CH4排放量,可为发展低碳、可持续农业提供技术基础和数据支撑。本研究结合大田小区试验和盆栽试验,研究了有机肥对稻田CH4排放的影响,分析了影响稻田CH4排放的环境因子,以及土壤产甲烷菌的群落结构变化,并利用稳定同位素13C示踪技术,研究有机肥对光合作用产物介导的CH4排放量的影响,推算稻田生态系统CH4排放的碳素来源,从而揭示有机肥影响稻田CH4排放的机理。主要研究结果如下:（1）大田小区试验共设四个处理,分别为有机肥处理（OT）、有机肥与化肥混施处理（MT）、化肥处理（CT）和不施肥处理（CK）。通过“静态暗箱—气相色谱体系”,结果表明,20152016年,OT处理的稻田年均CH4排放速率为4.18 mg·m-2·h-1,而年均CH4季节排放量为111.30 kg·hm-2,比MT、CT和CK处理分别提高了76.30%、105.96%和349.15%。通过回归分析,发现稻田生态系统的CH4排放速率会随着大气温度、水稻生物量和有机肥氮投入量的增加而增加。此外,OT处理的全球增温潜势（GWP）为2.97 t CO2 hm-2,比CT和MT分别增加了1.20 t CO2 hm-2和1.06 t CO2 hm-2。但CT和MT处理的产量最高,二者无显著差异,分别为9 290.06kg·hm-2和9 328.50 kg·hm-2,其次为OT(7 867.31 kg·hm-2)和CK处理(5 932.86 kg·hm-2)。单施有机肥比化肥和混施肥处理分别降低18.08%和18.57%的水稻产量。（2）从水稻分蘖期到灌浆期,本研究共检测了土壤pH、全氮、速效磷和草酸等13项土壤理化性质指标,结果表明,OT处理的土壤速效磷、速效钾、全氮、有机碳含量、草酸、乙酸和琥珀酸含量均显著高于MT、CT和CK;通过综合分析,发现土壤有机碳、全氮、速效磷和速效钾是影响稻田生态系统CH4排放的关键土壤环境因子。此外,通过荧光定量分析,结果表明,产甲烷菌mcrA和甲烷氧化细菌pmoA基因的相对丰度在水稻分蘖期和灌浆期最高;稻田CH4排放量与mcrA/pmoA的相关系数为0.57（P<0.01）,即稻田CH4排放量会随着土壤产甲烷菌与甲烷氧化细菌群落比率的增加而增加。（3）通过稻田土壤微生物16S rRNA高通量测序,结果表明,产甲烷菌所在的广古菌门（Euryarchaeota）比其他古菌门的相对丰度大,在属的分类水平上,大田小区试验中共鉴定出11类产甲烷菌微生物,其中,Methanocella和Methanosaeta是大田小区试验中的两大优势菌群,其相对丰度分别为43.54%和22.35%。嗜氢产甲烷菌Methanocella的相对丰度随着有机肥的施入而逐渐降低;而嗜乙酸产甲烷菌Methanosaeta的相对丰度则在有机肥处理中最高。（4）通过稳定同位素13C示踪盆栽试验,结果表明,稻田生态系统的CH4排放有三大碳素来源,分别为:水稻光合作用产物介导（49.06%）、有机肥引进（0.34%）和土壤本身（50.60%）。其中,在水稻分蘖期,约6.53%的13CO2转化成CH4,0.40%被土壤固定,64.47%储存于植株中。此外,盆栽水稻土壤中鉴定出8类产甲烷菌微生物,嗜乙酸产甲烷菌Methanosarcina相对丰度最大,为63.89%,在有机肥处理中最高;而嗜氢产甲烷菌Methanoculleus相对丰度次之,为8.64%,在有机肥处理中最低。综上所述,混施肥和化肥处理的光合作用产物（生物量和产量等）高于有机肥处理,而CH4排放量较低。可见,光合作用产物介导的碳源虽然是稻田生态系统CH4排放的主要碳素来源之一,但其仅供给了土壤微生物的碳代谢底物,而土壤碳储量和微生物对碳底物的代谢效率才是影响稻田CH4排放的关键因素。有机肥促进嗜乙酸产甲烷菌优势菌群的生长,引起稻田CH4产生量增加,若能控制嗜乙酸产甲烷菌的乙酸腐解途径产CH4,将会降低稻田CH4的排放量,对此需进一步深入地研究。在稻田施氮水平为300 N kg·hm-2时,全施有机肥尽管提高了土壤养分,但会引起稻田CH4的大量排放和产甲烷菌群落结构发生变化。因此,建议当地在确保水稻丰产的前提下,改善稻田施肥方式,如采用有机肥与化肥配合施用,以减少稻田生态系统的CH4排放量。