脱硫石膏是燃煤电厂烟气脱硫副产物,其主要成分是二水硫酸钙（CaSO₄·2H₂O）,因含有丰富的硫、钙、硅、铁、硼等可以影响植物生长和土壤理化性质的元素,具有在农业上应用的潜力,并且国务院于2016年5月31日印发的《全国土壤污染防治行动计划》中,也明确提出要推进脱硫石膏在农业领域上的示范应用工作。脱硫石膏施入土壤后,能提高土壤孔隙度和养分含量,增加土壤供肥性能和持水能力,改变土壤理化性质等,进而改变了微生物生存环境,致使微生物群落结构受到影响。同时,脱硫石膏带入大量SO₄^2-,增强了硫酸盐还原菌等与产甲烷菌对底质（乙酸/H₂）的竞争,因此能抑制稻田CH₄的排放。但是,目前关于脱硫石膏在农业上应用的研究主要集中在盐碱地改良、旱地植物生长等方面,而对稻田土壤细菌、古菌群落结构及CH₄排放相关功能微生物（产甲烷菌和甲烷氧化菌）丰度变化的关注还很少,而这些是调控稻田土壤CH₄排放通量的关键生物学因子。因此,本研究选择璧山区七塘镇黄壤性水稻田为研究对象,设置了5个脱硫石膏处理,即CK(0 t·hm^-2)、T1(2 t·hm^-2)、T2(4 t·hm^-2)、T3(8 t·hm^-2)、T4(16 t·hm^-2),采用高通量测序（Illumina MiSeq）、荧光定量PCR技术和静态暗箱/气相色谱法分析了不同脱硫石膏处理下稻田土壤细菌、古菌群落结构和多样性,CH₄排放及产甲烷细菌和甲烷氧化菌功能基因丰度的变化,为脱硫石膏在稻田中的应用提供理论依据。主要研究结果如下:1.稻田土壤细菌群落多样性变化在生长初期,T1、T2处理土壤细菌Chao1指数和Shannon指数较CK处理增加,而T3、T4处理降低;成熟期,脱硫石膏处理组土壤细菌Chao1指数和Shannon指数较CK无明显变化。与生长初期相比,成熟期各处理土壤细菌Chao1指数和Shannon指数不同程度降低。说明脱硫石膏能提高生长初期土壤细菌丰富度和多样性,但超过一定量(8 t·hm^-2)后,土壤细菌丰富度和多样性降低,而脱硫石膏对成熟期土壤细菌丰富度和多样性的影响较小;成熟期土壤细菌丰富度和多样性低于生长初期。2.稻田土壤细菌群落结构变化稻田土壤中优势细菌门为变形菌门（Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、酸杆菌门（Acidobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）等;在生长初期,与CK处理相比,脱硫石膏处理组土壤变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门的相对丰度分别降低了9.5%¹9.63%、1.04%³0.26%和59.99%⁸5.92%,而绿弯菌门的相对丰度增加37.68%⁹0.64%;在成熟期,脱硫石膏处理组细菌门水平相对丰度较CK处理无明显变化。基于属水平聚类分析,生长初期CK处理与T1、T2、T3处理间细菌群落结构差异较大,而成熟期CK处理与脱硫石膏处理间细菌群落结构差异较小。脱硫石膏施加后,对生长初期土壤细菌群落结构影响较大。3.稻田土壤古菌群落多样性变化生长初期和成熟期脱硫石膏处理组土壤古菌Chao1指数和Shannon指数较CK处理均无明显变化。与生长初期相比,成熟期各处理稻田土壤古菌Chao1指数和Shannon指数不同程度降低。说明脱硫石膏对土壤中古菌丰富度和多样性影响较小,且成熟期各处理土壤古菌多样性和丰富度较生长初期降低。4.稻田土壤古菌群落结构变化稻田土壤中优势古菌门为Miscellaneous Crenarchaeotic Group、广古菌门（Euryarchaeota）、奇古门（Thaumarchaeota）等。在生长初期,各处理之间细菌门水平相对丰度差异较小。在成熟期,T2处理土壤广古菌门相对丰度较CK处理降低了41.30%,Miscellaneous Crenarchaeotic Group相对丰度较CK处理增加了35.53%,奇古菌门相对丰度较CK降低了70.20%,其余脱硫石膏处理组无明显变化。与生长期相比,成熟期土壤中Miscellaneous Crenarchaeotic Group和奇古门相对丰度增加,而广古菌门相对丰度降低;基于属水平分析,生长初期和成熟期脱硫石膏处理组主要优势古菌属相对丰度较CK处理无明显变化。由聚类分析可知生长初期CK处理与T1、T2、T4处理间土壤古菌群落结构相似,而成熟期CK处理与T1、T3、T4处理间土壤古菌群落结构相似。5.稻田甲烷排放及其相关功能微生物种群变化CK处理稻田CH₄的平均排放通量为25.72 mgC·m^-2·h^-1,脱硫石膏处理组CH₄平均排放通量为4.56¹8.00mgC·m^-2·h^-1,比CK处理分别减少了30.00%、36.66%、59.05%和82.28%。在生长初期,脱硫石膏处理组土壤硫酸盐还原菌属相对丰度较CK处理提高13.56%⁶.98%,且随着脱硫石膏用量增加而增大,亚硝化螺菌属、梭菌、红环菌相对丰度有不同程度变化,稻田土壤产甲烷菌mcrA基因丰度显著降低4.7%¹5.8%（P<0.05）,产甲烷菌mcrA基因丰度增加2.1%⁶.2%.在成熟期,脱硫石膏处理组土壤硫酸盐还原菌属相对丰度较CK处理提高6.60%³0.50%,亚硝化螺菌属、梭菌、红环菌相对丰度有不同程度变化。稻田土壤产甲烷菌mcrA基因丰度降低15.1%³1.27%,甲烷氧化菌pmoA基因丰度呈不同程度变化。与生长期相比,成熟期各处理土壤硫酸盐还原菌属和亚硝化螺菌属相对丰度均降低,其余菌属没明显变化,土壤产甲烷菌mcrA基因和甲烷氧化菌pmoA基因丰度均增加,但两个时期的pmoA/mcrA比整体呈增加趋势。此外相关性分析结果表明,稻田CH₄的累积排放量与产甲烷菌丰度呈显著正相关（P<0.05）,与甲烷氧化菌丰度、硫酸盐还原菌属相对丰度和pmoA/mcrA比呈负相关。说明脱硫石膏是通过降低土壤产甲烷丰度,增加甲烷氧化菌丰度来抑制CH₄排放。