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水稻种植面积占粮食作物总面积的30％左右。中国是稻米生产大国之一，种植面积约占世界水稻面积的28%。干湿交替是稻田水分管理的重要措施，而干湿交替被认为是稻田土壤排放N2O主要过程。在这一过程中水分是驱动土壤N2O释放的重要环境因子，但对水分影响N2O释放的微生物学机理不清。
本项研究以亚热带地区三种稻田土壤为试验对象，分别为粘质的紫潮泥、壤质的红黄泥和砂质麻砂泥。试验设计了三个不同的水分处理，包括60%、80%和120%WFPS，重点研究不同水分条件对含有反硝化功能基因narG和nosZ微生物种群结构和数量的影响以及与N2O排放的耦合关系。主要结果如下：
(1)土壤含水量显著影响了土壤硝态氮含量，但对土壤铵态氮含量影响不大。在80%和120%WFPS处理的土壤中，随着培养时间推移硝态氮浓度呈递减趋势，其硝态氮消耗速率显著快于60%WFPS土壤，其中后者的硝态氮浓度几乎没有随培养时间而变化；不同土壤间硝态氮含量变化速率存在明显差别，主要表现为：紫潮泥(1.7mgkg-1h-1)＞红黄泥(0.81mgkg-1h-1)＞麻砂泥(0.49mgkg-1h-1)。
(2)水分显著影响了土壤N2O的排放速率。三种土壤的最大N2O排放速率都出现在80%WFPS处理；不同土壤的最大N2O排放速率差别较大，分别为：红黄泥(1.15μgN2O-Ng-1h-1)＞麻砂泥(0.98μgN2O-Ng-1h-1)＞紫潮泥(0.73μgN2O-Ng-1h-1)；不仅如此，N2O排放高峰所出现的时间也不同，紫潮泥、红黄泥和麻砂泥分别为24、28和48h。
(3)土壤水分显著影响了含有硝酸还原酶基因(narG)和氧化亚氮还原酶基因(nosZ)的功能细菌多样性，水分与功能细菌多样性之间的关系受土壤类型影响。对紫潮泥和麻砂泥而言，80%和120%WFPS处理土壤narG基因的多样性指数显著高于60%WFPS处理土壤。红黄泥在培养的第9h和28h，60%WFPS处理土壤nar基因的多样性指数要显著高于80%和120%WFPS处理土壤，然而当土壤培养到第32h时，80%和120%WFPS处理土壤narG基因的多样性指数要高于60%WFPS处理土壤；红黄泥和麻砂泥80%和120%WFPS处理土壤nosZ基因的多样性指数显著高于60%WFPS处理土壤，但紫潮泥土壤各水分处理nosZ基因的多样性指数之间差异不显著。
(4)含narG和nosZ功能细菌多样性与N2O排放速率之间存在相关性，但这种相关性受土壤影响。紫潮泥和红黄泥narG基因的多样性与N2O排放速率之间呈显著负相关，但麻砂泥narG基因的多样性与N2O排放速率达到显著正相关；三种土壤紫潮泥、红黄泥、麻砂泥nosZ基因的多样性与N2O排放速率分别呈极显著负相关、无显著相关和显著正相关。
(5)水分显著影响土壤含有narG和nosZ的功能细菌的数量。紫潮泥和红黄泥80%和120%WFPS处理土壤narG基因数量要显著高于60%WFPS处理土壤；在三种土壤中，120%WFPS处理土壤含nosZ基因的数量显著高于60%WFPS处理土壤，水分显著影响了nosZ基因的数量。
(6)土壤含narG、nosZ基因功能细菌的丰度与N2O排放速率之间呈显著相关。紫潮泥和红黄泥narG基因的数量与N2O排放速率之间呈显著正相关，但是麻砂泥narG基因的数量与N2O排放速率之间相关性不大，没有达到显著相关；麻砂泥nosZ基因的丰度与N2O排放速率之间呈显著正相关，而紫潮泥和红黄泥土壤nosZ基因的丰度与N2O排放速率之间没有达到显著相关。
(7)不同质地土壤RNA提取效率受玻璃珠的粒径大小和数量影响。粘质紫潮泥土壤相对于砂质麻砂泥土壤而言，需要更多0.5mm粒径的玻璃珠。
(8)使用T7RNA聚合酶体外转录技术能够获得反硝化功能基因nosZ的RNA片段，利用体外转录的RNA片段，成功构建nosZ基因的cDNA标准曲线，用于检测土壤样品nosZ基因的表达数量。