生物固氮是指在固氮微生物的作用下將空氣中的氮?dú)膺€原成氨的過程，是大氣氮素進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的主要途徑之一．在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，每年由微生物介導(dǎo)的固氮量平均達(dá)90 ～130 Tg．因此，土壤固氮微生物是陸地生態(tài)系統(tǒng)利用大氣氮素的主要貢獻(xiàn)者，研究其群落結(jié)構(gòu)及其與環(huán)境因子的關(guān)系對(duì)認(rèn)識(shí)土壤氮素循環(huán)過程具有重要的意義．
固氮微生物中廣泛存在著編碼固氮酶含鐵蛋白的 nifH 基因，中科院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所專家從該基因著手，研究長期稻草還田在水稻不同生育期對(duì)固氮微生物的影響。該研究選取4 種施肥處理：不施肥 (CK)、稻草還田 (C)、氮磷鉀 (NPK) 和氮磷鉀加稻草還田 (NPK+C)，分別在晚稻分蘗期、孕穗期和成熟期采集土樣。通過實(shí)時(shí)定量PCR和末端限制性片段多態(tài)性等分子生物學(xué)方法進(jìn)行研究，結(jié)果表明施肥均能顯著增加nifH基因的豐度（分蘗期除外），并且在這三個(gè)時(shí)期NPK+C 處理中含 nifH 基因的微生物數(shù)量均顯著高于其它處理；不同施肥處理水稻土的 nifH 基因組成在水稻不同生長時(shí)期表現(xiàn)相似，CK 處理的 nifH 基因組成與其他施肥處理存在差異；不同施肥處理之間nifH 基因組成存在一定差異，C 和 NPK 處理的nifH 基因組成在晚稻分蘗期、孕穗期和成熟期均存在一定差異，在不施化肥基礎(chǔ)上稻草還田改變了 nifH 基因的群落組成，而在施用 NPK 化肥的基礎(chǔ)上稻草還田則對(duì) nifH 基因群落組成影響較小，只在孕穗期表現(xiàn)出較小差異；應(yīng)用PCORD程序分析發(fā)現(xiàn)長期施肥不會(huì)引起含 nifH 基因微生物群落多樣性的顯著改變。
稻草還田不僅引起 nifH 基因群落的組成發(fā)生變化，而且導(dǎo)致其數(shù)量顯著增加，因而可能增加土壤的固氮能力。以上結(jié)果發(fā)表在應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)第24卷第8期上，該研究得到了中國科學(xué)院創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目和國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助。