水稻是我国的主要粮食作物,其增产稳产对粮食安全具有重要意义。氮和磷是作物生长发育必需的大量营养元素,影响作物产量和品质形成,因此在农业生产中普遍施用氮肥和磷肥来保障作物产量与经济效益。前期研究表明,锌肥与氮磷配施有利于水稻生长和产量形成,然而,施锌对水稻根际土壤中氮和磷的形态转化及其作用机制尚未明确。本研究以籼型杂交稻广两优35为研究材料,通过氮锌和磷锌配施的盆栽试验,分析了不同施氮和施磷水平下配施锌肥对水稻根际土壤中不同形态氮和磷的影响;通过对根际土壤细菌和真菌群落结构以及氮磷形态转化关键酶活性和基因表达水平的分析,解析了施锌促进水稻根际土壤中氮和磷形态转化的机制。主要研究结果如下:1.氮锌配施下锌对水稻根际土壤中氮素转化的影响与机制正常氮水平下,施锌后广两优35的株高、地上部干重以及地上部氮磷的累积量显著增加;在根际土壤中,碱解氮、速效磷和离子交换态氮的含量显著增加,而非转化态氮的含量显著降低。施锌后,根际土壤中蛋白酶、纤维素酶和脱氢酶活性显著增加,过氧化氢酶活性显著降低;细菌和真菌的Shannon指数显著增加,群落组成发生改变。其中,Sphingomonas、Flavisolibacter和Gemmatimonas等溶磷菌属以及分解动植物残体的Subgroup＿6和Subgroup＿7菌属相对丰度增加,固氮相关的Ramlibacter和亚硝化相关的Ellin6067相对丰度降低,Gaeumannomyces、Alternaria和Curvularia等致病真菌的相对丰度下降,Ascobolus等腐生真菌的相对丰度上升。同时,施锌后根际土壤中Nap A、nir S、nor B、nrf A、amo A、pho D、pqqc、ppk基因的表达水平显著上升,而nxr B和nif H基因的表达水平显著下降。高氮水平下,施锌对广两优35的促进作用受到抑制,根际土壤各形态氮、速效磷含量没有显著差异,脱氢酶活性增加的幅度变小,但蔗糖酶活性显著增加。施锌在高氮水平下仍然提高了根际土壤细菌和真菌的Shannon指数,但细菌群落组成的改变并不相同。施锌后,Sphingomonas、Flavisolibacter和Gemmatimonas等溶磷菌属以及固氮菌属Ramlibacter和亚硝化细菌属Ellin6067的相对丰度降低,分解动植物残体的Subgroup＿6和Subgroup＿7菌属的相对丰度增加,致病真菌的相对丰度降低,腐生菌的相对丰度上升。同时,施锌后根际土壤中Nar G、nxr B、nif H、pho C基因的表达水平显著上升,而nrf A和pqqc基因的表达水平显著下降。2.磷锌配施下锌对水稻根际土壤中磷素转化的影响与机制正常磷水平下,施锌后广两优35地上部氮含量显著增加,根际土壤中速效磷和闭蓄态磷的含量以及酸性磷酸酶的活性上升,细菌和真菌的Shannon指数不变,但群落组成发生改变。施锌后,亚硝化细菌Ellin6067和根瘤菌Allorhizobium-Neorhizobium-Pararhizobium-Rhizobium的相对丰度降低,固氮菌Ramlibacter、反硝化细菌Noviherbaspirillum和溶磷菌Sphingomonas、Flavisolibacter、Gemmatirosa以及厌氧粘细菌Anaeromyxobacter的相对丰度增加;Curvularia和Fusarium等致病真菌属的相对丰度降低。高磷水平下,施锌会产生拮抗作用,使广两优35株高显著下降,虽地上部氮含量仍然上升,但锌含量以及吸收量均显著下降;根际土壤中各形态磷没有显著差异,离子交换态锌的增加幅度显著高于正常磷水平,但可氧化态和可还原态锌增幅降低,并且蛋白酶、脱氢酶和纤维素酶活性显著增加。施锌后,根际土壤中细菌和真菌的Shannon指数不变,但群落组成发生改变,其中部分溶磷菌以及固氮菌Ramlibacter的相对丰度降低,Arthrinium和Gaeumannomyces等致病真菌的相对丰度上升。综上所述,施锌能通过改变根际土壤微生物群落结构、土壤酶活性和氮磷转化关键基因的表达水平影响水稻根际土壤中氮和磷的形态转化。在适宜的氮和磷水平下配施锌肥,可促进水稻根际土壤中反硝化细菌、解磷菌和腐生真菌富集,抑制亚硝化细菌和致病真菌活性,提高蛋白酶、酸性磷酸酶和纤维素酶活性以及反硝化生成铵相关基因Nap A和nrf A,解磷相关基因pho C、pho D、ppk、pqqc的表达水平,进而提高根际土壤中速效磷含量,促进硝态氮向铵态氮转化,提高氮和磷的有效性,促进水稻生长和养分吸收。