稻田土壤广泛分布在世界各地,其中90％位于亚洲地区。中国是主要的水稻产区,占全球水稻种植面积的28％。稻田土壤以厌氧环境为主,在某一时期也存在好氧状况,有利于土壤中硝化和反硝化反应的发生。反硝化作用是造成土壤氮素损失的重要途径之一,施入土壤中的氮肥有很大部分通过这一途径转化为N2O和N2释放到大气中,其中N2O是重要温室气体。参与反硝化作用的微生物包括细菌,古菌和真菌,它们对土壤氮素的生物地球化学循环起重要的推动和调节作用。然而,微生物对反硝化作用的驱动机理还不清楚。本项研究以中国科学院桃源农业生态试验站水稻长期施肥定位试验为对象,土壤类型为红壤性水稻土,重点采集了不施肥对照(CK)、单施氮肥(N)、氮磷钾配合施用(NPK)和NPK加稻草还田(NPKOM)等四个处理的土壤样品,利用微生物分子生态学、土壤物理化学和土壤生物化学等方法系统研究了长期施肥制度对土壤化学性状、土壤反硝化作用、土壤反硝化功能微生物种群的组成、多样性变化和丰度等的影响。主要结果如下:　　 1.与不施肥和施用化肥处理相比,化肥配施稻草可显著提高土壤潜在反硝化速率,硝酸还原酶活性和反硝化细菌数量。与不施肥的处理相比,两种化肥制度(N、NPK)也可显著提高土壤潜在反硝化速率和反硝化细菌数量,但对硝酸还原酶活性的改变不明显。　　 2.含有反硝化基因的功能细菌种群组成对施肥制度的响应不尽相同,其中施肥明显改变了含narG、nirK和nosZ基因的反硝化细菌的群落组成,但对nirS种群影响不明显。　　 3.施肥制度对含有反硝化基因的细菌多样性有影响,但这种影响不如对群落组成的影响大。四种施肥制度对narG和nirS基因多样性的影响不明显:两种平衡施肥制度NPK和NPKOM增加了nirK基因的多样性；nosZ基因在单施氮肥处理中的多样性最高。　　 4.稻田土壤反硝化细菌种类非常多,大多数反硝化基因的序列都是未报道过的。序列比对发现,稻田土壤反硝化细菌主要与α-和β-变形菌纲的细菌相似。其中narG、nirK和nosZ型反硝化细菌在根瘤菌目中所占比例较高,nirS主要类群为Rhodobacterales。　　 5.稻田土壤中,反硝化过程不同基因的数量依次为narG>(nirK+nirS)>qnorB>nosZ,这一丰度顺序恰好与反硝化过程的进程相一致。占16S rRNA的比例为0.05％～21％,丰度最高的narG基因和最低的nosZ基因之间相差了3个数量级。　　 6.稻田土壤潜在反硝化速率与反硝化细菌的群落组成、多样性之间没有相关性,与反硝化基因的丰度显著相关。在所测定的土壤理化性质当中,只有TOC与nirK和nosZ型反硝化细菌群落组成和反硝化基因(narG、nirK、nirS、qnorB、nosZ)丰度显著相关,其它环境因子NH4+-N、NO3--N、C/N和pH值与群落组成和基因丰度的相关性不显著。　　 研究结果可为深入探讨施肥对水稻土反硝化作用及氮素循环利用的机理提供有力的依据,为进一步研究亚热带地区水稻土反硝化功能菌资源提供了重要的基础。