由于稻田土壤频繁的季节性干湿交替，使得稻田土壤中的生物化学和微生物过程，如有机质的合成与分解、氮素的矿化与同化均与旱地和湿地系统存在明显差异。水稻土中主要的碳氮循环过程均由微生物介导，土壤微生物在利用外源碳的过程中也会影响水稻土的碳氮循环。本文利用分子生物学方法结合同位素标记技术研究有机物（秸秆、生物炭、根系分泌物）添加对水稻土碳氮转化的影响及其微生物学机制。　　淹育和非淹育条件下水稻秸秆施用显著增加了土壤总磷脂脂肪酸(PLFA)和特征PLFA含量。在培养初期，添加秸秆非淹育处理的真菌特征PLFA含量高于放线菌PLFA含量，其余处理均表现为真菌特征PLFA含量低于革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌和放线菌特征PLFA含量。秸秆添加和短期淹育环境对微生物群落结构和底物诱导呼吸的影响存在明显差异。秸秆添加对微生物群落结构的影响较大，而水分状况对微生物呼吸的影响较大。通过对PLFA和底物诱导呼吸数据分析表明，秸秆添加对土壤PLFA和底物诱导呼吸变异的解释比例分别为30.1％和16.7％，而水分条件变化对PLFA和底物诱导呼吸变异的解释比例分别为7.5％和29.1％。综上，水稻土中微生物群落的大小主要受碳源有效性的限制，而淹育环境对群落丰度的影响较小;在调节真菌生长和微生物活性方面，水分状况的影响明显高于碳源有效性的影响。　　在培养初期，生物炭和秸秆添加均增加了CO2释放速率，并分别于培养第1天和第3天达到最高，分别为0.52和3.96 mg C kg-1 h-1。与对照和添加生物炭处理相比，秸秆添加显著增加了呼吸速率、总PLFA含量和13C标记PLFA含量。添加秸秆处理的土壤革兰氏阳性菌、真菌和放线菌PLFA含量和相对比例均显著高于添加生物炭处理。秸秆处理的13C标记PLFA相对丰度与生物炭处理的13C标记PLFA相对丰度存在显著差异。表征革兰氏阴性菌的18∶1ω7c和cy17∶0，在生物炭处理中有较高的相对丰度，而表征放线菌、革兰氏阳性菌和真菌的10Me18∶0、i17∶0和18∶2ω6，9c在添加秸秆处理中表现为较高的相对丰度。综上，外源底物种类及其生物有效性显著影响微生物群落数量、种群结构及活性。　　厌氧氨氧化和反硝化过程对N2产生的贡献率分别为3.1-8.1％和91.9-96.9％;添加秸秆处理的反硝化速率最高(38.9 nmol N g-1 h-1)，而生物炭处理的厌氧氨氧化速率最高（1.60 nmol N g-1 h-1）。添加秸秆和生物炭处理均显著增加了厌氧氨氧化功能基因hzsB和反硝化功能基因nosZ丰度，添加秸秆处理的nosZ基因丰度最高，而添加生物炭处理的hzsB基因丰度相对较高。各处理中厌氧氨氧化细菌均以Candidatus Brocadia相对丰度最高。综上，反硝化过程主导了该水稻土的N2产生与释放;外源物质主要通过改变相关的功能基因丰度实现对反硝化和厌氧氨氧化过程的调节。　　低氮水平促进了紫云英根际共生固氮活性，低氮处理的植株、根瘤的15N标记量以及标记结束时根瘤中nifH基因丰度显著高于其他处理。施用氮素抑制了土壤中nifH基因丰度，土壤中固氮微生物主要分布在α-、δ-变形菌门、蓝细菌门，高氮条件下δ-变形菌门相对丰度降低，蓝细菌相对丰度增加。nifH序列的主坐标分析表明同化利用13C根系分泌物与利用其他碳源的固氮微生物种群存在显著差异。PLFA结果表明，加氮素处理的13C标记PLFA16∶1ω5c、18∶1ω7c、18∶2ω6，9c相对丰度较对照处理增加，而18∶0相对丰度降低。细菌16S rRNA序列主坐标分析结果表明，施用氮素与对照处理的细菌群落结构存在显著差异。综上，紫云英根际共生固氮活性主要是通过调节植物与微生物之间的碳氮交流来实现的;土壤氮素水平影响非共生固氮微生物群落结构和土壤微生物对根际沉积碳的同化利用。