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施肥是现代农业生产中增加作物产量、提高土壤肥力的重要措施。近年来，随着农业生产的逐步发展，化肥的施用量逐年增加，在提高农业生产力的同时，也给生态环境带来了不少问题，例如土壤退化、环境污染等。有机肥替代化肥势在必行，但是有机肥对农田生态系统，特别是稻田生态系统影响的研究还相对较少。土壤微生物在土壤生态系统中具有举足轻重的作用，是促进土壤生态系统物质循环和能量流动的重要参与者，与土壤健康、作物产量息息相关。研究有机肥施用对土壤微生物的影响，寻求田间管理措施—土壤微生物—生态系统服务功能之间的友好关系，以及了解稻田土壤微生物群落在有机肥施用下的空间分异规律，可以为人们进一步推进环境友好型，可持续发展的现代农业生产模式提供理论依据。基于以上研究现状，我们提出了本论文的科学问题:在大尺度下水稻土微生物是否存在地理学分布？以及施用有机肥下水稻土微生物群落响应差异的空间规律是什么？本研究利用现代分子生物学的手段，首先对我国8种典型水稻土中的功能微生物产甲烷古菌和紫色光合细菌的空间分异进行研究，阐明稻田土壤微生物的地理学分布规律;随后研究了我国亚热带4个地区（常熟、进贤、望城和惠州）稻田土壤微生物在不同施肥措施下的响应，以及施用有机肥对该4个地区水稻土微生物群落影响差异的空间规律。主要结论如下: (1)基于指纹图谱技术，对我国水稻土典型功能微生物地理学分布进行研究，发现不同地区间产甲烷古菌和紫色光合细菌群落结构发生分异，耦合土壤化学性质发现pH和纬度都是驱动水稻土中产甲烷古菌和紫色光合细菌群落结构分异的关键因子。本结果首次阐明了稻田中产甲烷古菌和紫色光合细菌群落分布情况，并揭示其主要驱动因子。该认知不仅有助于我们更好地了解水稻土微生物的生物地理学分布，还有助于从微生物学机制上阐明我国温度梯度带上稻田生态系统有机质转化空间规律。 (2)随后利用高通量技术对我国亚热带4个地区（常熟、进贤、望城和惠州）水稻土细菌对有机肥施用的响应进行研究。结果显示施用有机肥能显著提高土壤细菌数量，使细菌群落结构发生分异，同时不同地点间环境因子对土壤细菌群落的影响不一致。对于常熟、进贤以及望城地区水稻土，环境因子中主要是营养元素影响其群落分异，其主要影响因素分别为SOC、TN、AP。对于惠州地区水稻土而言，环境因子中pH是影响其群落分异的主要因素，说明土壤pH对惠州地区水稻土壤中细菌群落结构的影响最大。利用Micro-CT手段对常熟和进贤两个地区的水稻土进行扫描，获得有机肥施用处理下土壤32μm到2878μm孔隙度的变化。从土壤孔隙度来看，1mm左右的大孔隙对土壤细菌群落产生最大的影响。该结果说明在大尺度下，影响土壤细菌群落的主要环境因子存在差异，这可能与土壤类型、气候环境、耕作方式有关。 (3)耦合四个站点（常熟、进贤、望城和惠州）水稻土细菌对施用有机肥处理响应的差异和四个样地之间的空间距离进行分析。结果显示不同施肥处理下四个样地间的土壤细菌群落相似性和地理空间距离差异呈现线性相关性。随着空间地理距离的增加，土壤细菌群落相似性呈现下降趋势。施用NPK和有机肥后，细菌各个门水平群落结构的变化不一。总体而言，施用有机肥增加了4个站点间土壤细菌群落结构的相似性，而施用化肥会减弱其土壤细菌群落的相似性。其中，与CK处理相比，随着空间距离的变大，酸杆菌门、厚壁菌门在施肥后群落相似性均下降，并且施用有机肥后的群落相似性要低于施用化肥处理，也就是说明施用化肥和有机肥均促进了这些微生物的异质性;与之相反，放线菌门、绿硫菌门和绿弯菌门变化规律相似，施肥后土壤细菌群落的相似性与CK相比上升，并且施用化肥后的细菌群落相似性要高于施用有机肥处理，说明施用化肥和有机肥均促进了这些微生物的匀质性;拟杆菌门、浮霉菌门的变化规律为施用有机肥与CK处理相比群落相似性上升，施用化肥则导致群落相似性的下降，说明施用有机肥促进了这些微生物的匀质性，而施用化肥则降低了匀质性;硝化螺旋菌门、变形菌门的变化规律为施肥后与CK处理相比群落的相似性均上升，说明施用化肥和有机肥均促进了这些微生物的匀质性，且施用有机肥处理比施用化肥处理的细菌群落相似性更高。 该研究对于揭示大尺度下微生物群落变化规律，评价有机肥施用对稻田生态系统的影响具有深刻意义，同时，为人类探寻农业生产与环境效益双赢的环境友好型农业施肥措施提供参考和依据。