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氧化亚氮（N2O）被认为是引起全球气候变暖的重要温室气体之一,N2O的产生及减排问题备受世界各国研究者们关注。农田生态系统N2O排放贡献了主要的人为N2O排放。近年来,稻田被认为是N2O排放的重要源,稻田N2O生产和排放主要受作物生长、环境因子及田间管理等影响,其中作物是稻田系统中的核心。我国稻田种植模式多样,华中地区是我国主要的稻田种植区域之一,该区域有多种稻田种植模式。但是对比多种稻田种植模式下田间N2O排放及探究其微生物影响机制的研究尚不多见,特别是稻田前茬或当季作物种植对N2O排放研究较少。氮肥施用是促进稻田作物生长的关键因子,也是影响田间N2O排放的重要因素,关于当季施氮肥对稻田N2O排放特征的研究已有不少,但是前茬施氮肥对后茬稻田土壤N2O排放研究少有报道。为深入理解不同稻田种植模式下作物生长对稻田土壤N2O排放的影响以及前茬施氮肥对后茬稻田土壤N2O排放影响及其调控机制。本研究依托湖北黄冈和武汉两个野外农田试验站。在黄冈试验站以双季稻-休闲、中稻-油菜和中稻-小麦三种稻田种植模式为研究对象,对比研究了旱作季不同作物种植对稻季土壤N2O排放的影响;另外,以旱稻-油菜和中稻-油菜两种稻田种植模式为研究对象,对比研究了稻季当季作物种植对稻田土壤N2O排放的影响;最后对比研究了几种稻田种植模式稻田系统N平衡及N2O在N循环中的贡献。在武汉华中农业大学校内试验站以油菜-水稻模式为研究对象,探究前茬施氮对后茬土壤N2O排放的影响。通过原位观测N2O排放通量,采集土壤样品测定其理化性质以及提取土壤DNA,对硝化（AOA-amo A和AOB-amo A）和反硝化（nir S、nir K和nos Z）过程中相关基因进行定量测序,以揭示影响稻田土壤N2O排放关键调控因子。本研究主要结果如下:1.双季稻-休闲三季稻季N2O累计排放分别为1.32±0.12、0.82±0.09和2.97±0.18kg N ha-1,中稻-油菜模式下三季稻季N2O累计排放分别1.38±0.16、0.91±0.15和1.06±0.04 kg N ha-1,中稻-小麦三季稻季N2O累计排放分别0.95±0.07、0.51±0.09和0.74±0.08 kg N ha-1,中稻-小麦稻田模式三季稻季的N2O累计排放都显著低于其它两种模式（p<0.05）;对比双季稻-休闲和中稻-油菜两种模式,前两季稻季N2O的累计排放没有显著性差异（p>0.05）,以上结果表明冬季种植不同作物能够影响后期稻季稻田N2O排放。主要因为冬季不同作物种植不仅影响了稻季土壤活性碳氮含量及其它们比值的变化,且影响了与N2O生成相关微生物活动和功能基因丰度。而对比休闲期与旱作季,两季休闲期、油菜季和小麦季稻田N2O累计排放分别为0.12±0.05和0.13±0.04,1.24±0.20和0.81±0.10,0.98±0.25和0.70±0.04 kg N ha-1。两年油菜季和小麦季土壤N2O排放并没有显著差异,但它们显著高于休闲期的N2O排放量。主要因为冬季作物种植期间,施肥增加了壤硝化和反硝化过程微生物生命活动所需底物,促进相关功能基因的表达,从而增加了N2O产生和排放。2.旱稻-油菜和中稻-油菜稻季种植作物能够降低土壤N2O排放。旱稻-油菜种植模式下有作物处理两年稻季N2O累计排放分别为1.54±0.16和2.57±0.28 kg N ha-1,无作物处理N2O累计排放分别为2.45±0.07和3.74±0.37 kg N ha-1;中稻-油菜种植模式下有作物处理两年稻季N2O累计排放分别为0.71±0.20和0.76±0.04 kg N ha-1,无作物处理N2O累计排放分别为1.43±0.35和1.16±0.08 kg N ha-1。两种模式中无作物处理两年稻季N2O累计排放都要显著高于有作物处理（p<0.05）。这主要归因于裸地情况下的土壤具有更高的无机氮含量,可为硝化和反硝化微生物活动提供更多的底物。在旱稻-油菜模式中,不种作物可以增加AOA-amo A和减少nos Z基因拷贝数从而促进N2O产生和排放;在中稻-油菜模式中,不种作物可以减少nos Z基因拷贝数从而促进N2O产生和排放。此外,不管有无作物种植,旱稻稻季稻田N2O排放显著高于水稻稻季,主要因为稻季旱作种植土壤水分（water filled pore space,WFPS）和稻季更高的土壤无机氮含量有利于土壤微生物硝化作用,从而促进土壤N2O排放,而AOA的硝化作用是主要贡献者。相比旱稻种植,水稻种植影响了反硝化功能基因nos Z基因,促进了N2O向N2的还原。3.水稻季施氮肥没有显著影响后面油菜季土壤N2O排放,而油菜种植季施氮加速了随后水稻种植季N2O的排放。在油菜生长季,与不施氮处理相比,施氮导致的土壤DIN浓度高导致N2O排放。水稻生长季各处理N2O排放量均呈脉冲分布,这与田间排水过程中土壤有机质分解产生的DOC含量较高有关。此外,除活性C、N外,土壤DOC与NO3-的比值对土壤N2O排放起关键作用。因此,当减缓水旱轮作（油菜-水稻轮作）土壤N2O排放时,应氮肥后效及调控土壤活性碳氮比。4.黄冈试验区中稻-小麦种植模式下作物吸收氮量最高,达到344.11 kg N ha-1,显著高于其它几种稻田种植模式,主要归因于旱作季小麦氮吸收;本研究发现中稻-小麦种植模式下N2O损失量最低,占肥料氮比例也最低（0.38%）,低于双季稻-休闲（0.44%）、中稻-油菜（0.51%）和旱稻-油菜（0.68%）种植模式;此外,中稻-小麦种植模式下淋溶损失氮量也最低。因此,对比其它几种稻田种植模式,中稻-小麦种植模式具有更高的保氮优势。综上所述,冬季种植不同作物,稻季种植作物和油菜种植季施氮可以通过影响稻季土壤水分含量（淹水,WFPS）、活性碳氮含量及其它们比值和N2O产生相关功能基因丰度来影响稻田N2O排放。因此,本研究建议可以通过改变稻田作物种植、调节土壤水分和可利用的碳氮含量及其比值来调控稻田N2O的排放。在黄冈地区,与其它几种稻田种植模式相比,中稻-小麦种植模式下作物吸收氮量最高,而N2O排放和淋溶损失氮量最低,因此,对比其他几种稻田种植模式,在氮素利用和减少损失方面,中稻-小麦种植模式具有一定优势。