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土壤微生物是土壤生态系统中物质和能量循环的主要参与者，其活动是衡量生态系统各种功能是否正常的一个重要方面。研究微生物群落结构及其代谢功能，可以揭示环境中污染物迁移转化的生物学基础，提供评价和预测环境质量和安全性的基本信息。本文先对用于评价重金属污染对土壤微生物群落影响的分子标记方法进行了探索，然后着重研究了土壤微生物功能群一氨氧化细菌群落在重金属污染和长期施肥处理下种群大小、结构和群落多样性的变化，最后，对与氨氧化细菌具有同样生态功能但具有不同生理特性的氨氧化细菌群落在水稻土中的存在状况进行了初步探索。研究得到了以下几点重要结论：
1.试验采用两种途径评价了限制性片段长度多态性分析(ARDRA)方法应用于研究土壤中细菌种群多样性的可行性。通过对未污染土壤细菌16S rDNA的克隆，获得了经内切酶HaeⅢ消化的不同ARDRA型，并对测序的19个克隆建立了系统发育树。此外，还对不同Cd和Pb污染水平的土壤微生物进行了群落水平上的ARDRA分析。结果表明，5 mg/kg Cd和500 mg/kg Pb污染对微生物群落组成有一定影响，但此范围内的重金属浓度对微生物群落多样性没有相关性影响。
2.通过定量PCR的方法和氨氧化细菌种群系统发育分析研究了不同施肥处理和Zn浓度对氨氧化细菌群落的影响。结果表明，长期施肥可以显著改变AOB的种群结构和功能多样性；加入Zn显著降低了硝化速率和种群数量，但短期内对种群结构没有显著影响；硝化速率与AOB种群大小成正相关关系；长期施肥没有提高AOB对Zn毒性的抵抗能力。
3.试验测定了AOA与AOB的功能基因amoA在水稻土根际与非根际的丰度，并分析了不同形态氮对两种硝化菌的影响。试验结果显示，在种水稻苗的处理中，AOA的amoA基因拷贝数显著高于AOB，这说明不止在陆地生态系统中AOA占绝对优势，在水稻土环境下情况也是如此。两种施肥处理中，根际AOA的amoA基因拷贝数都高于非根际环境。氨态氮与硝态氮两种形态对AOA的amoA基因拷贝数量影响不大。