有机碳和氮肥的使用是保证 农田 土壤质量和作物产量的重要措施， 而合理的碳氮 利用 方式是优化肥料利用效率和 降低 施肥对环境影响的主要手段 同时不同的施肥策略也影响着土壤中微生物介导的氮循环过程 。硝酸盐异化还原成铵(DNRA）和反硝化是土壤中硝酸盐异化还原的主要 途径 ，且均由相关功能微生物驱动 。由于微生物代谢方式和反应产物 上的差异，使这两个途径具有不同的生态学意义。其中 反硝化是土壤中氮素以气态方式流失的主要过程之一，而 DNRA则可以将硝酸盐还原为生物有效态氮从而对氮素起到固定作用。 反硝化微生物的功能基因类型繁多且组成复杂，但目前尚不完全明确不同的施肥策略如何影响这些基因的丰度及其在反硝化过程中的相对贡献；而 DNRA 和反硝化微生物在对碳源的利用上存在竞争关系，不同的碳 、氮条件 可能对 DNRA 微生物的功能产生重要影响。
    因此，本研究选择以江苏滨海和湖南桃源的两种类型水稻土为研究对象，在室外盆栽试验 的条件下 ，设置了添加秸秆 S0 ：不加秸秆 S1: 0.33%的秸秆；S2: 0.66%的秸秆)和秸秆配施生物炭的处理（ BS1:0.33% 的秸秆 + 生物炭；BS2: 0.66% 的秸秆 + 生物炭通过 利用 1 5 N 稳定同位素示踪技术和分子生态学手段，研究了 碳氮输入对水稻土中 DNRA 的活性，以及 相关功能微生物 的丰
度、 功能基因的 表达和 群落结构 的影响。另一方面，我们 以长期不同施肥模式下的旱地土壤为研究对象，结合原位条件下土壤N 2 O 和 N 2 动态监测和 对 反硝化过程相关功能基因 的定量分析 ，研究了不同施肥策略 包括不施氮 (N 0) 、传统施氮量 (Ncon) 、优化施氮量 (N opt) 及优化施氮量加秸秆还田(Nopt S)下玉米生长季气态氮损失和土壤反硝化作用相关功能基因的丰度和表达 。通过以上两方面的研究，以期探明 添加 有机碳 以及不同施氮策略对硝酸盐还原微生物的活性及 功能基因表达的影响，取得的 主要研究结果如下：
（1）秸秆和生物炭的添加提高了DNRA的活性、细胞色素c 亚硝酸盐还原酶基因（nrfA )的丰度及表达。 通过 15 N同位素标记研究表明， 添加了外源有机碳处理的水稻土有着更高的 DNRA 速率(0.53nmol N g-1 h-1~~2.73 nmol Ng-1 h-1)。在相同秸秆和生物炭添加量的条件下，滨海碱性始成土中DNRA的反应速率及功能基因的丰度和表达高于桃源的酸性老成土高于桃源的酸性老成土。参与DNRA过程的功能基因过程的功能基因nrfA的丰度和表达量随着秸秆施入量的提高以及生物炭的配施呈明显上升趋势。DNRA的速率以及nrfA基因的丰度和表达与土壤C/N和C/NO3-呈显著正相关，表明C/N和C/NO3-是调控DNRA功能的关键因子。另一方面，秸秆和生物炭的添加对反硝化细菌的亚硝酸盐还原酶基因（nir）基因的丰度和表达影响不大，而古菌nirK基因的丰度和表达随碳氮比的升高而升高。同时，反硝化细菌的氧氧化亚氮还原酶基因（nosZ）基因的表达量随着碳氮比的升高呈明显下降趋势。
（2）对cDNA中nrfA基因的组成多样性分析结果发现，在两种水稻土中nrfA基因的组成多样性差异显著，并且在滨海土壤中的的多样性高于桃源水稻土。nrfA的组成多样性的在S0处理和其它添加有机碳的处理之间差异显著，而添加有机碳处理间的差异在滨海土壤中主要出现在BS1和BS2之间，桃源土壤中主要体现在S1和S2之间。进一步分析发现，C/N和C/NO3-是影响nrfA基因组成多样性的主要因素，可共同解释12.9%的组成多样性变异。通过群落组成分析发现，两种水稻土中δ变形菌的相对丰度占到绝对优势(36.3~69.2%）。其中滨海水稻土中有着更高相对丰度的γ变形菌，而桃源水稻土中的绿弯菌和疣微菌的相对丰度更高。
（3）对长期不同施肥模式下的土壤研究发现，不同施氮方式对各反硝化微生物功能基因丰度和表达丰度的影响存在差异。且在玉米的各个生长时期，功能基因丰度和表达的差异也较为明显。虽然nirS基因的丰度始终较高，但在转录水平上仅有个别时间点检测到了nirS基因，提示该基因对农田土壤N2O生成生成的贡献可能较小。细菌nirKII基因的丰度和表达始终较nirKI基因高一个数量级，而古菌nirK基因较细菌nirKII基因表达更活跃，表明古菌nirK和细菌nirKII对土壤的N2O产生起着重要贡献。古菌nirK和细菌nosZ基因的丰度的随着玉米的生长呈上升趋势，而在转录水平上nirK II的上升趋势更为明显。相关分析发现在N0和Nopt处理中N2O气体通量与nirKI基因呈显著正相关系，同时N0处理中N2O排放与nosZ的丰度显著正相关。