水稻土壤产出占世界水稻产量的75%,关系着全球数亿人口的生计。长期施肥作为一个模型系统能揭示人为干扰对生态系统功能的反馈和适应,阐明氨氧化微生物对施肥的响应。已有研究表明,长期施肥对氨氧化微生物有一定影响,但是由于技术条件的限制,对长期施肥的研究并不深入。本研究以小麦土壤和水稻土壤为研究对象,初步探索了针对风干土壤DNA的提取方法,为对风干土壤进行现代分子生态学分析奠定基础。还以长期施用无机肥(NPK)的江西鹰潭酸性水稻土壤和江苏常熟中性水稻土壤为研究对象,利用定量PCR技术研究了长期施肥对土壤中氨氧化古菌(AOA)和细菌(AOB)丰度的影响,利用稳定性同位素示踪技术(SIP)结合DGGE技术研究了长期施肥对AOA和AOB群落结构的影响,利用SIP结合454高通量测序研究长期施肥对活跃AOA和AOB的影响。研究采用Griffiths方法、冻融法和试剂盒提取法三种DNA提取方法,分别提取了风干的和新鲜的小麦土壤和水稻土壤DNA。研究结果显示,三种方法中试剂盒提取法的提取效果最好；三次连续提取DNA量占五次连续提取DNA总量的80%以上,三次连续提取能在最大程度上反映土壤微生物丰度；风干土壤DNA反映的微生物丰度比新鲜土壤DNA反映的微生物丰度低,但风干土壤DNA可以在一定程度上反映新鲜土壤微生物丰度的变化。酸性、中性土壤中NPK和CK处理AOA的拷贝数均无显著差异,但NPK处理AOB的拷贝数显著高于CK处理。酸性土壤和中性土壤中,AOA拷贝数均高于AOB拷贝数。稻田土壤长期施用无机肥在某种程度上促进了氨氧化细菌的生长。酸性、中性水稻土壤NPK处理和CK处理的AOA群落结构无显著性差异。添加尿素培养8周后,酸性、中性水稻土壤增加了Group1.1b类群的AOA, AOA群落结构发生变化,但酸性水稻土NPK处理和CK处理间无显著差异,而中性NPK处理和CK处理间存在显著差异。中性水稻土壤NPK和CK处理的AOB群落结构存在显著差异；添加尿素培养8周后,AOB群落结构未发生变化,但是NPK处理和CK处理间的差异仍然存在。添加尿素培养8周后,酸性、中性水稻土壤NPK处理中活跃的泉古菌丰度均低于CK处理,表明长期施肥在某种程度上抑制了两类土壤中活跃的包括AOA在内的泉古菌的生长。添加尿素培养8周后,酸性、中性水稻土壤NPK处理活跃的AOB丰度高于CK处理,表明长期施肥有利于水稻土中活跃AOB的生长。酸性和中性水稻土壤中活跃泉古菌丰度均大于活跃AOB的丰度,提示在两类土壤中活跃古菌均占主导地位。酸性水稻土壤NPK、CK处理中主要AOA类群为Group1.1a-associated(占比分别为89%、88%),还有Group1.1b和Group1.1c类群,而中性水稻土NPK和CK处理99%的AOA均为Group1.1b类群。酸性、中性水稻土壤CK处理中100%的AOB为Nitrosospira Cluster3类群。酸性水稻土NPK处理中AOB有63%为Nitrosomonas communis lineage类群,37%为Nitrosospira Cluster3类群；中性水稻土NPK处理中96%的AOB为Nitrosospira Cluster3类群,4%为Nitrosomonas communis lineage类群。可见,施肥后酸性、中性水稻土中AOB群落类群发生变化,而AOA群落类群未发生变化。酸性水稻土壤添加尿素培养8周后,NPK处理的活跃AOA中93%为Group1.1b类群,6%为Group1.1a-associated类群；CK处理的活跃AOA中96%为Group1.1a-associated类群,4%为Group1.1b类群。可见,添加尿素培养后,酸性水稻土壤NPK和CK处理中响应尿素的活跃AOA主要类群不同。中性水稻土壤添加尿素培养8周后,NPK和CK处理的活跃AOA中100%均为Group1.1b类群。NPK处理的活跃AOB中95%为Nitrosomonas communis lineage类群,5%为Nitrosospira Cluster3类群；CK处理的活跃AOB中99%为Nitrosomonas communis lineage类群,1%为Nitrosospira Cluster3类群。可见,添加尿素激发了AOB中Nitrosomonas communis lineage类群的生长。本研究阐明了水稻土壤中AOA和AOB群落结构与功能,及其在水稻土壤生态系统中的相对作用,阐述了施肥对水稻土壤中AOA和AOB群落结构的影响,丰富了对土壤中氨氧化微生物及其在生态系统中的相对作用的认识。本研究的思路、技术手段和研究结果有一定的特色和创新性。