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生物固氮是指在固氮微生物的作用下将空气中的氮气还原成氨的过程，是大气氮素进入生态系统物质循环的主要途径之一。在陆地生态系统中，每年由微生物介导的固氮量平均达90～130Tg。因此，土壤固氮微生物是陆地生态系统利用大气氮素的主要贡献者，研究其群落结构及其与环境因子的关系对认识土壤氮素循环过程具有重要的意义。
固氮微生物中广泛存在着编码固氮酶含铁蛋白的nifH基因，中科院亚热带农业生态研究所专家从该基因着手，研究长期稻草还田在水稻不同生育期对固氮微生物的影响。该研究选取4种施肥处理：不施肥(CK)、稻草还田(C)、氮磷钾(NPK)和氮磷钾加稻草还田(NPK+C)，分别在晚稻分蘖期、孕穗期和成熟期采集土样。通过实时定量PCR和末端限制性片段多态性等分子生物学方法进行研究，结果表明，施肥均能显著增加nifH基因的丰度（分蘖期除外），并且在这三个时期NPK+C处理中含nifH 基因的微生物数量均显著高于其它处理；不同施肥处理水稻土的nifH 基因组成在水稻不同生长时期表现相似，CK处理的nifH 基因组成与其他施肥处理存在差异；不同施肥处理之间nifH 基因组成存在一定差异，C和NPK处理的nifH 基因组成在晚稻分蘖期、孕穗期和成熟期均存在一定差异，在不施化肥基础上稻草还田改变了nifH 基因的群落组成，而在施用NPK化肥的基础上稻草还田则对nifH 基因群落组成影响较小，只在孕穗期表现出较小差异；应用PCORD程序分析发现长期施肥不会引起含nifH 基因微生物群落多样性的显著改变。
稻草还田不仅引起nifH 基因群落的组成发生变化，而且导致其数量显著增加，因而可能增加土壤的固氮能力。以上结果发表在《应用生态学报》第24卷第8期上，该研究得到了中国科学院创新团队项目和国家自然科学基金项目的资助。