1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
1.研究的目的与意义
碳是构成生命物质中的基本元素，在各种生物组织的平均重量中占50%[1]。自然界碳循环的基本过程：大气中的二氧化碳被陆地和海洋中的植物吸收，然后通过生物或地质过程以及人类活动，又以二氧化碳的形式返回大气中。碳库是碳循环过程中，地球系统各个所存储碳的部分，在地球碳循环过程中主要存在五大碳库[2,3]：海洋碳库、化石燃料碳库、大气碳库、生物碳库和土壤碳库。
土壤碳库是陆地生态系统中最大的碳库，约是大气碳库的3~4倍,是植被系统中的5倍[4-6]。在全球碳循环中，土壤碳库含量高、更新速率快，可直接向大气中排放co2等温室气体，大气中每年有5%~20%的co2、15%~30%的ch4和80%~90%的n2o来源于土壤[7]。土壤微生物在土壤结构的形成、氮的固定、有机质的分解、调节植物的生长、温室气体的产生和有害物质的分解等方面起着重要作用，在土壤物质和能量循环过程中扮演分解者的角色，是碳氮循环过程的主要驱动者，高浓度co2对陆地生态系统产生的影响很大程度上是由于土壤微生物发生了变化。因此，研究土壤微生物对气候变化的响应和反馈机制，对预测未来全球气候变化趋势和评价土壤微生物在削减气候变化中的作用具有重要理论和现实意义[8]。
2. 研究的基本内容和问题
土壤生态系统作为二氧化碳的源或汇，在很大的程度取决于土壤呼吸和二氧化碳固定的对比关系，与土壤微生物的数量、种类和活性等密切相关，并受气候条件、植被类型、耕作方式和土壤理化性质的综合影响。
本研究采用微宇宙培养方法，选择南方免耕稻田典型研究区域两种免耕水稻土，并设置13co2标记与12co2对照处理，结合pcr-rflp技术直接示踪分析二氧化碳固定微生物多样性，为深入理解稻田土壤固碳过程提供一条新的思路，为调控土壤固碳能力提供科学依据。为了实现上述目标，本课题将从以下四个方面开展系统的科学研究：
1.利用dna-sip技术处理稻田土壤并超速离心获取总dna分层样品；
3. 研究的方法与方案
实验设计：
1.实验材料和样品采集
实验样品采自安徽广德免耕稻田，该区属于亚热带季风气候，年均温为15.4℃，年均降水量1328毫米。采集2种土壤类型样品，分别为铁渗潜育水耕人为土(fg)(11912′54.17″e,3055′53.75″n)和普通铁渗水耕人为土(tf)(11918′53.57″e,3053′52.28″n)，两种类型土壤主要分布在低地势的冲田地形、耕作历史悠久的水稻田中，在皖南地区分布面积较大，有较好的代表性。用自制管式原状土采样器(直径25mm，高35mm)采集0~20cm表层土壤，去除石块和根系，带回实验室于4℃和-20℃分别储存备用。
4. 研究创新点
1、对CO2固定自养微生物分子多样性进行系统研究，明确免耕稻田土壤CO2固定速率为0.10～0.49μg13Cg-1d-1，可促进对土壤固碳功能的新认识。
2、将3C-DNA-SIP技术与PCR-RFLP方法结合研究固碳微生物，或可发现新的化能营养型细菌为该免耕稻田土壤环境的主要固碳微生物类群。
5. 研究计划与进展
预期结果与可能存在的问题
1.定量分析cbblr功能基因在不同浮力密度dna中的拷贝数变化规律，13co2处理土壤在浮力密度较重的dna中应检测出大量的功能基因，而12co2对照处理功能基因富集于轻浮力密度dna中，表明固碳细菌基因组dna被成功标记并得到有效分离。
2.构建各功能基因文库及系统发育分析，其中13c标记与12c对照处理土壤样品相比，相对应的浮力密度层固碳细菌种属分布和相对丰度存在差异，13c标记处理样品出现较12c处理样品明显占优势的固碳菌，不同土壤类型固碳细菌种属分布和相对丰度也不同。
