甲烷和氧化亚氮是除二氧化碳之外最重要的两种温室气体。水稻种植面积大约为1.633亿公顷,是世界上主要的粮食作物之一。稻田是大气中甲烷和氧化亚氮排放的重要来源,而水稻植株是稻田甲烷和氧化亚氮排放的主要途径。因此,研究水稻植株对稻田温室气体的影响机制对于水稻的栽培具有重要意义。水稻品种是影响稻田甲烷和氧化亚氮排放的重要因素之一,许多研究表明不同水稻品种间的甲烷和氧化亚氮排放具有显著的差异。目前的研究主要集中在水稻地上部形态的分析,对于水稻品种根系分布特征以及对溶解性有机质的影响很少研究。因此,本研究于2018-2020年在华中农业大学校内试验基地进行,通过大田试验和盆栽试验研究了7个当地主流水稻品种黄华占、扬两优6号、C两优华占、隆两优华占、南粳9108、甬优4949和甬优1540的根系分布特征以及植株叶片和茎鞘的甲烷传输效率;同时,利用傅里叶变换红外光谱技术、三维荧光光谱技术以及微生物组学和代谢组学技术分析了不同水稻品种土壤中溶解性有机质、微生物群落和代谢物的差异及其对甲烷和氧化亚氮排放的影响。主要的研究结果如下:（1）不同水稻品种的甲烷和氧化亚氮排放存在显著差异,其中甲烷排放和水稻植株的根系形态特征（根干重、根面积指数和根体积密度）存在显著的负相关关系。在7个水稻品种中,5-20 cm土层根系干重较高,根面积指数和根体积密度较大的水稻品种甬优1540具有较少的甲烷和氧化亚氮排放,同时具有较高的水稻产量。（2）不同水稻品种土壤的溶解性甲烷在水稻的不同生育时期以及不同的土层分布存在显著差异。在水稻的分蘖期,稻田甲烷排放与0-5 cm土层的溶解性甲烷呈显著正相关,而在孕穗期,则与以水稻植株为中心横向0-5 cm,纵向5-10 cm和10-20 cm两个土层的溶解性甲烷呈显著正相关。（3）剪叶试验结果表明,水稻植株的叶片和茎鞘甲烷排放通量存在差异,叶片的甲烷排放贡献率在20%～70%,茎鞘的甲烷排放贡献率在30%～80%。水稻植株总的甲烷传输速率与叶片的甲烷传输速率呈显著正相关关系。同时,稻田的甲烷排放与水稻植株的叶片干重和叶面积指数呈正相关关系。（4）不同水稻品种土壤中的溶解性有机质特征,如溶解性有机碳、可溶性糖、铵态氮和硝态氮存在显著差异,且和甲烷和氧化亚氮的排放呈正相关关系。傅里叶变换远红外光谱和三维荧光光谱分析表明溶解性有机质中包含较多的OH键、C=O键和较高的蛋白类荧光物质,其中色氨酸样类物质和酪氨酸样蛋白与甲烷和氧化亚氮的排放呈正相关关系。此外,不同水稻品种的微生物功能基因mcr A、pmo A、AOA、AOB、nir S和nos Z存在显著差异,且和溶解性有机质特征存在密切的相关性。不同水稻品种可以通过影响土壤的溶解性有机质特征以及微生物功能基因调控温室气体的排放。（5）不同水稻品种土壤、根系和根系分泌物中的代谢物,以及土壤和根系中微生物群落组成存在显著差异。低温室气体排放水稻品种甬优1540根系分泌物中含有较高的次级代谢物,如类黄酮和异类黄酮,并在土壤中富集了变形菌门中未分类的Gemmatimonadanceae和Rhizobiales＿Incertae＿Sedis科细菌。同时,根系中含有较高含量的类固醇物质在根系内富集了放线菌门中的BurkholderiaCaballeronia-Paraburkholderia属,Magnetospirillum属和Aeromonas属,以及粘球菌门中的Anaeromyxobacter属。高温室气体排放水稻品种扬两优6号根系分泌物和根系中存在较高含量的碳水化合物,如6-O-乙酰熊果苷和2-（3-羟基苯基）乙醇1’-葡萄糖苷,在土壤富集了RBG-16-58-14属和未分类的A4B科细菌,根系中富集了Exiguobacterium属和未分类的Kineosporiaceae科细菌。综上所述,不同水稻品种的根系分布特征、溶解性有机质特征、根系分泌物和根系代谢物特征以及土壤和根系的微生物特征显著的影响稻田甲烷和氧化亚氮排放。其中根系分布较深、溶解性有机质（溶解性有机碳、溶解性糖和荧光类蛋白等）较低和根系分泌物较多次级代谢物（类黄酮和异类黄酮等）的水稻品种可以较少排放温室气体,同时保持较高的水稻产量。