水稻是我国最重要的粮食作物,其种植面积约占世界总种植面积的22%。甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)是稻田排放的主要温室气体,因此研究稻田温室气体的排放规律及其减排对缓解全球气候变暖具有重要意义。水稻植株性状与稻田温室气体排放密切相关,但稻田温室气体排放与水稻根际微区的关系以及水稻植株地上部农艺性状与根系形态生理特征差异对CH4和N2O产生与排放影响的研究相对较少。本研究选用三组地上部主要农艺性状或根系重量存在显著差异的水稻品种,观察水稻关键生育时期的地上部主要农艺性状和根系形态生理特征,并通过设置三种穗肥施氮量处理对南粳9108和甬优1540的水稻地上部农艺性状、根系形态生理和根际土壤性状进行调控,研究不同水稻生育期的根际土壤有机碳含量和土壤酶活性及稻田温室气体排放的变化特征,以期阐明水稻根系形态生理与根际土壤性状影响稻田温室气体排放的生理机制,最终明确稻田温室气体排放的水稻品种间差异及其机理。本文主要结论如下:1)不同水稻品种分别于分蘖盛期前后和孕穗期出现两个稻田CH4排放高峰。N2O排放曲线呈波浪式,但正负排放峰值差较小。CH4对稻田综合增温潜势(GWP)的贡献高于90%,N2O的贡献则不足10%,CH4是稻田排放的主要温室气体。穗分化始期至抽穗期的CH4和N2O累积排放量分别占全生育期两种温室气体排放总量的40.4-45.8%和 41.6-51.5%。2)穗分化始期至抽穗期的CH4与N2O排放水稻品种间存在明显差异。根量大、根系活力强的水稻品种可以降低CH4的排放。孕穗期的CH4排放与根系分泌物中苹果酸、柠檬酸和琥珀酸含量均呈显著或极显著负相关(r=-0.995**～-0.884*)。N2O排放通量和排放总量与水稻根系泌氧能力呈显著正相关(r=0.628*～0.676*)。水稻穗分化始期至抽穗期的稻田CH4和N2O排放与水稻相应生育阶段的叶面积指数、株高和地上部干重无显著相关。相较于地上部主要农艺性状,根系泌氧能力、根系氧化力、根长、根干重和总根数等根系形态生理指标对稻田温室气体排放的影响更大。3)稻田温室气体排放与根际土壤有机碳含量和土壤酶活性关系密切。稻田CH4排放与根际土壤总有机碳含量和可溶性有机碳含量极显著正相关。稻田CH4排放总量与水稻根际土壤蔗糖酶活性显著负相关(r-0.664*)。水稻根际土壤脲酶活性越强,稻田N2O排放越高。4)与穗肥不施氮处理(CK)相比,常规穗肥施氮量处理(NN,108 kg N hm-2)与高施氮量处理(HN,162 kgN hm-2)均显著提高了两个水稻品种的产量,但NN和HN两处理间无明显差异。与CK相比,NN和HN处理提高了孕穗期和抽穗期的水稻根量和根系活力,降低了稻田CH4排放量,但两处理也使N2O排放总量分别提高了101-137.2%和243.2-330.1%,最终使得HN处理GWP不同程度高于NN处理。表明过理施用穗肥不利于水稻产量提高和稻田温室气体减排。