曹小闯，刘晓霞，马 超，田 仓，朱练峰，吴龙龙，张均华*，金千瑜，朱春权，孔亚丽，虞轶俊

    (1 中国水稻研究所/水稻生物学国家重点实验室，浙江杭州311400；2 浙江省耕地质量与肥料管理总站，浙江杭州310020；3 安徽农业大学资源与环境学院/农田生态保育与污染防控安徽省重点实验室，安徽合肥 230036)

    长期淹水易诱导稻田氧化还原电位和硝化作用降低、还原性物质累积，不利于水稻生长发育[1]。通常情况下，稻田土壤中氧含量至少在3%～5%才能满足水稻根系对氧的正常需求[2]。为了缓解淹水胁迫，水稻根系可通过形成通气组织[3]、降低径向泌氧量[4]等途径将地上部氧气输送至地下部，在根际形成微域“氧环境”。这一主动适应机制在缓解低氧胁迫下稻田还原性物质对水稻根系毒害作用、促进硝化作用和土壤氮循环过程等方面具有重要的意义。生产实践中，通过适宜的栽培措施协调稻田水、肥、气平衡是构建水稻理想根系、培育健康土壤环境和提高氮素利用率的关键[5]。当前，国内外学者已发现不同栽培模式，如好氧栽培、强化栽培、覆膜栽培和干湿交替等，可通过调控叶片光合作用、根际环境(如溶氧量、氧化还原电位和pH等)、氮形态转化和微生物活性和群落结构协调氮吸收转化，提高水稻产量和氮素利用率[6-8]。然而，由于选取的土壤类型、干湿交替频率和培养环境等的不同，上述结论并不一致[9-10]。另一方面，研究发现增加根系溶氧量对水稻良好根系形态构建、水稻氮吸收、同化物转运和产量形成等均具有显著的“积极效应”[11-12]；且增氧条件下铵态氮吸收后受谷氨酸脱氢酶调控的氨基酸代谢增强，可能是水稻生长和氮利用效率提高的主要原因[13]。因此，水稻“氧营养”及其配套栽培模式研究逐渐引起人们的重视。

    水稻根系溶氧量直接或间接影响土壤有机氮矿化，是否能最终促进水稻对氮素的吸收和生长发育，这是农业生产所关注的热点，也是本研究的目的所在。根系作为水稻与土壤物质交换的通道，其根际溶氧量受土壤结构、孔隙度、含水量和氧化还原电位等理化性质影响，在水稻根系附近营造根际氧环境这一特殊生境，进而直接或间接对稻田氮吸收转化进程产生影响[3,11,14]。但是，当前研究较少从稻田“氧环境”对水稻生长和氮转化过程的影响及其微生物学机制进行深入研究。基于Unisense微电极系统可实现土壤剖面氧环境的无损、原位检测，本研究拟通过研究不同水氮耦合模式下水稻根际内外氧环境变化特征及其对土壤微生物量碳氮和酶活性、氮转化、水稻生长和氮素利用率的影响，以期从稻田“氧环境”调控角度揭示适宜水氮耦合管理提高水稻生长和氮高效利用的内在机制 ......