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我国亚热带地区面积辽阔,占国土面积的21%,是重要的农业生产区。该地区酸性土壤在世界上占有独特的地位,该地区土壤具有pH低、高度风化、氧化势高等特点。我国亚热带地区土壤碳、氮生物地球化学循环与环境变化、农业生产等密切相关,了解碳、氮转化微生物特性及其生态功能对把握该地区碳、氮地球生物化学循环规律、发展该地区可持续绿色农业生产具有指导意义。本研究选取亚热带地区典型水稻种植区(湖北武汉)稻田土壤为研究对象,测定田间原位和温室盆栽条件下种植转Bt基因水稻(以下简称Bt水稻)对土壤主要温室气体(CH4、CO2和N2O)排放的影响,采用定量PCR (Quantitative PCR, qPCR)、PCR-DGGE等现代分子生态学手段测定种植Bt水稻对温室气体排放相关功能微生物的影响,并采用稳定同位素核酸标记技术来分析种植转Bt基因水稻对土壤功能“活跃的”产甲烷古菌群落的影响,以了解该地区C转化微生物群落特征及其功能。主要结果如下：(1)田间原位和温室盆栽实验结果均显示种植Bt水稻显著的、持久的降低了土壤CH4、N2O和CO2排放通量,对产甲烷古菌、甲烷氧化细菌、产N2O功能微生物、N2O还原功能微生物群落也有显著影响。种植Bt水稻显著的、持久的降低了土壤CH4排放通量,对根际产甲烷古菌和甲烷氧化细菌群落丰度和组成(香农多样性指数H’)也有显著的负面影响。在S2和S5阶段,Bt水稻根际产N2O功能微生物丰度显著低于Ck水稻(p<0.05),在S3阶段Bt水稻根际产N2O功能微生物丰度显著高于Ck水稻(p<0.05),而在S1和S4阶段,两种水稻根际产N2O功能微生物丰度无显著差异(p>0.05)。在S2阶段,Bt水稻根际N2O还原功能微生物丰度显著低于Ck水稻(p<0.05),在S1和S4阶段Bt水稻根际N2O还原功能微生物丰度显著高于Ck水稻(p<0.05),而在S3和S5阶段,两种水稻根际N2O还原功能微生物丰度无显著差异(p>0.05)。在苗期(S1)和分蘖期(S2),Bt水稻根际总细菌丰度显著低于Ck水稻(p<0.05)；而在晒田期(S3)、灌浆期(S4)和成熟期(S5),这种显著差异消失(p>0.05)。在S3阶段,Bt水稻根际总古菌丰度显著高于Ck水稻(p<0.05)；在其它生长阶段,Bt水稻和Ck水稻根际总古菌丰度无显著差异(p>0.05)。相关分析结果显示土壤CH4排放通量与产甲烷古菌丰度成显著正相关(R2=0.564,p<0.05)；土壤N2O排放通量与产N2O功能微生物丰度成显著正相关(R2=0.564,p<0.05)。推测：与Ck水稻相比,Bt水稻根系分泌物含量较低,产甲烷微生物、产N2O功能微生物丰度较低,苗期和分蘖期植株生物量较低,土壤氧化还原电位较高等是导致Bt水稻土壤温室气体排放通量较低的主要原因。(2)稳定同位素核酸标记结果显示种植Bt水稻显著降低了功能“活跃的”产甲烷古菌群落丰度,但没有显著影响功能“活跃的”产甲烷古菌群落组成。Bt水稻和Ck水稻分蘖期根际土壤中功能“活跃的”产甲烷古菌类群有Rice cluster-Ⅰ (RC-Ⅰ)、Methanosaetaceae、Methanosarcinaceae和Methanobacteriaceae,其中RC-I占所有功能“活跃的”产甲烷古菌类型的60%～66.7%,为最活跃的产甲烷古菌类群。我们还选取了亚热带地区福建万木林自然保护区典型森林土壤(细柄阿丁枫,ALG;浙江桂,CIC)及由其转变的农业利用土壤(杉木,CUL；桔园,ORG)为研究对象,采用qPCR, PCR-DGGE等现代分子生态学手段测定氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea, AOA)和氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria, AOB)群落丰度和组成,研究森林土壤向农田土壤转变对土壤氨氧化微生物群落及其氨氧化功能的影响,以表征该地区N转化微生物群落特征及其功能。主要结果如下：(1)人为利用和施肥显著提高了我国亚热带地区土壤氨氧化势。该地区森林土壤转变为农田土壤显著增加了AOA和AOB的群落丰度,且显著减小了AOA和AOB丰度比值。DGGE指纹图谱显示森林土壤转变为农田土壤也明显改变了AOA和AOB群落组成,其中隶属于Group1.la-associated lineage的AOA类群(A7～A10)在施肥利用后没有检测到,而隶属于Cluster3a lineage的AOB类群(B6)在施肥利用后也没有检测到。(2)添加尿素培养后,天然林(ALG和CIC)土壤AOA丰度显著增加,AOB丰度无显著变化；未施肥种植林(CUL)土壤AOA和AOB丰度均显著增加;而施肥土壤(ORG) AOA和AOB丰度均无显著变化。添加尿素培养明显改变了AOA群落结构；但没有显著改变AOB群落结构。可见,天然林(ALG和CIC)土壤中AOA对添加尿素培养有明显响应；种植林土壤(CUL)和施肥土壤(ORG)中AOA和AOB对添加尿素培养有明显响应。因此,我们推断天然林(ALG和CIC)土壤中AOA对自养氨氧化过程贡献大,种植林土壤(CUL)和施肥土壤(ORG)中AOA和AOB对自养氨氧化过程均有贡献。即森林土壤向农田土壤转变改变了AOA和AOB对硝化作用的贡献,但相对贡献率尚不能确定。