甲烷（CH4）是仅次于二氧化碳的重要温室气体,稻田是甲烷排放的主要来源之一,占全球CH4预算的5%-19%。根圈甲烷氧化细菌（MOB）对减少稻田甲烷排放起重要作用。温带稻田研究表明,水稻根系Ⅱ型甲烷氧化菌对甲烷氧化和固氮起主导作用。我国北方气温寒冷,盐碱地居多。据报道,随着地球变暖北方地区越来越适合种植水稻。但是北方地区盐碱地不同品种水稻根圈甲烷氧化菌的甲烷氧化和固氮作用、关键菌群及其促生作用的研究鲜有报道。本研究以呼和浩特盐碱地水稻基地的两个水稻品种（131和J3）不同氮肥施用量（低氮和高氮）的四种稻田水稻根圈样品为研究对象,运用稳定同位素15N标记技术、DNA及RNA水平的扩增子测序、绿色荧光蛋白（GFP,Green fluorescent protien）标记等技术,对水稻根圈的固氮甲烷氧化菌的固氮活性、群落多样性及促生作用进行了深入的研究。研究结果如下:（1）稳定同位素15N-N2喂养实验结果表明,CH4的存在显著增加了水稻根系及根际土的固氮活性,且相较于131品种,J3稻田根圈甲烷氧化依赖的固氮活性与固氮速率更强。同一品种的水稻根系的固氮活性及固氮速率远高于根际土。（2）基于pmoA和nifH基因扩增子测序的PCoA及聚类结果表明,氮肥对水稻根圈（根际土及根系）的甲烷氧化菌及固氮菌群落结构的影响大于水稻品种。（3）根际土甲烷氧化菌群落组成以I型甲烷氧化菌Methylococcaceae（54.3-87.7%）为优势,氮肥对两个水稻品种属水平占比影响较大。两个品种在高氮时均以Methylomonas（42.1-66.9%）为优势。对根系甲烷氧化菌群落组成而言,DNA水平上,除LNJ3根系以Methylocystis（4.5-58.4%）占优外,其他样品均以Methylomonas（24.1-80.3%）为优势。在转录水平上,所有根系样均以Methylomonas（46.8-80.3%）为优势,暗示其对根圈甲烷的氧化起关键作用。（4）根际土固氮菌群落组成中固氮甲烷氧化菌（13-27%）占据了主导地位,其中I型Methylobacter（9.8-17.1%）为最优势属,其对甲烷依赖的根际土固氮作用起重要作用。除固氮甲烷氧化菌外,其他异养固氮菌unclassified Rhodocyclales、Zoogloea、Azoarcus等对异养固氮活性起关键作用。（5）根系固氮菌群落组成在DNA和RNA水平上存在较大差异。相较于DNA水平,cDNA水平上水稻根系Azoarcus（29-54%）成为最优势属,其次是I型甲烷氧化菌Methylomonas（21-35%）。同时氮肥对异养固氮菌群影响较大,随氮肥增加,Azoarcus菌丰度下降12.2-15.9%,而Azotobacter和Azonexus属丰度呈上升趋势。这说明Methylomonas菌对甲烷依赖的根系固氮活性中起重要作用,而Azoarcus则是异养固氮活性主导菌属。（6）GFP标记的甲烷氧化菌株PRM1对131稻田及J3稻田都具有良好的促生作用,且易于定殖。该结果进一步证明了甲烷氧化菌是具有应用潜力的绿色减排促生菌。本研究为利用功能菌群解决稻田氮肥减量化及减缓甲烷排放提供了很好的思路,并为可持续绿色发展的稻田生态系统的改良提供了科学依据和菌种资源。