近地层臭氧浓度升高抑制了植物的光合作用,改变了植物对土壤有机碳的输入。土壤微生物是陆地生态系统中重要的组成部分,但是近地层臭氧浓度升高对土壤微生物的影响如何,很有必要加以研究。本研究依托位于江苏省扬州市小纪镇的中国稻麦轮作臭氧FACE(Free-airozoneconcentrationenrichment,开放式空气臭氧浓度增高)试验平台,研究了近地层臭氧浓度升高(当前空气臭氧浓度的1.5倍)对稻麦轮作农田中稻麦不同生育时期土壤理化性质、土壤微生物学特性和典型碳循环功能微生物群等几个方面的影响。　　 采用浸提的方法研究了土壤活性碳组分对臭氧浓度升高的响应。结果表明,在麦季,臭氧浓度升高有增加农田土壤水溶性有机碳含量的趋势;但是在稻季,臭氧浓度升高下农田土壤水溶性有机碳含量却有减少的趋势。然而,不论稻季还是麦季,臭氧浓度升高下土壤微生物生物量碳均有增加趋势。　　 利用室内培养的方法研究了土壤生物学特征对臭氧浓度升高的响应。结果发现,臭氧浓度升高提高了土壤酶活性,刺激了土壤呼吸强度。连续两年共4个生长季节的实验结果表明,臭氧浓度升高下土壤脱氢酶和转化酶活性显著提高。2009年的结果表明,臭氧熏蒸处理对土壤呼吸强度的影响规律不明显,但是随着处理时间的延长,2010年臭氧浓度升高下土壤呼吸强度显著提高。应用实时定量PCR技术研究了臭氧浓度升高对土壤细菌数量的影响。结果发现,臭氧浓度升高有增加土壤细菌数量的趋势。　　 应用BIOLOGECO微平板培养法研究了土壤微生物碳源底物利用功能多样性对臭氧浓度升高的响应规律。结果发现,臭氧浓度升高下土壤微生物对碳源利用的方式发生显著变化,而且,2010年比2009年的影响更显著。平均吸光值结果表明:在麦季,臭氧浓度升高下的平均吸光值显著高于对照;但是在稻季,臭氧浓度升高下的平均吸光值与对照无显著差异。多样性指数结果表明:臭氧浓度升高对麦田土壤微生物丰富度和优势度指数没有显著影响,但是臭氧处理下均一度指数显著高于对照;臭氧浓度升高对稻田土壤微生物丰富度、优势度和均一度都没有显著影响。主成分分析结果显示:臭氧浓度升高对麦田土壤微生物的糖类物质利用能力的影响最大;而在稻季,臭氧浓度升高下土壤微生物对氨基酸类碳源底物的利用能力有差异。　　 我们又进一步研究了碳循环典型功能微生物群,产甲烷古菌和甲烷氧化菌对近地层臭氧浓度升高的响应。通过模拟稻季淹水条件的室内培养结果显示,臭氧浓度升高下水稻土的产甲烷势显著降低。应用分子生物学技术重点研究了近地层臭氧浓度升高对水稻土中产甲烷菌和甲烷氧化菌的影响。实时定量PCR结果表明,近地层臭氧浓度升高减少了水稻土产甲烷菌数量,但是对甲烷氧化菌的数量没有影响。水稻土产甲烷菌与细菌的数量比下降,表明产甲烷菌对近地层臭氧浓度升高更敏感。因此,产甲烷菌数量的下降,成为制约水稻土产甲烷势的因素之一。PCR-DGGE和测序结果表明,稻田中存在非常丰富的产甲烷菌资源,而且其群落结构非常稳定,臭氧浓度升高对产甲烷菌群落结构没有显著影响。　　 持续两年的研究表明,1.5倍当前空气臭氧浓度刺激了稻麦轮作农田土壤生物活性,增加了农田土壤中总体微生物数量并改变了其功能多样性,这些都会加快土壤有机质的分解和周转,特别是在麦季土壤中。在稻田土壤中,虽然整体微生物也有类似响应,但是因土壤可溶性有机碳含量减少,水稻土产甲烷菌的数量和占比都下降,同时其潜在的产甲烷能力也显著下降。典型碳循环功能微生物的不同响应,使得土壤微生物对近地层臭氧浓度升高的响应更加复杂,也要求我们从不同功能微生物来更全面地来研究。