氧化亚氮(N₂O)是重要的温室气体,水稻土是农田土壤N₂O排放的重要来源。水稻土中各种氧化还原反应交替进行,有机碳和铁氧化物的转化均可通过生物和非生物反应影响N₂O的产生,而目前关于有机碳和铁氧化物共同作用对水稻土N₂O排放影响的研究较少。本文以红壤性水稻土为对象,通过室内培养试验,探究了碳铁耦合作用对N₂O排放通量和微生物群落的影响,采用q PCR技术对反硝化功能基因(nir S、nir K、nos ZI和nos ZII)进行定量,并对N₂O排放通量、土壤无机氮含量、铁含量、p H、可溶性有机碳含量和反硝化功能基因进行相关性分析,揭示了碳铁耦合驱动N₂O排放的机制,为水稻土壤N₂O合理减排措施的制定提供理论依据。主要研究结果如下:1.葡萄糖显著抑制红壤性水稻土N₂O的排放,水铁矿在施铵态氮时显著促进N₂O的排放,碳铁耦合作用则显著抑制N₂O的排放(P<0.05)。葡萄糖对N₂O的抑制幅度为60.1%-84.6%;施氮肥时,水铁矿对N₂O的促进幅度为26.7%-79.5%。葡萄糖和水铁矿共同作用时,不施氮(CFe)和施氮(CNFe)处理N₂O排放量分别为5.4 mg N kg^-1、6.8 mg N kg^-1,显著低于对照组不施氮(CK)处理(15.6 mg N kg^-1)和只施氮(N)处理(25.7 mg N kg^-1),因此,葡萄糖和水铁矿的共同作用显著降低了水稻土N₂O的排放量。2.碳铁耦合作用对红壤性水稻土氮素损失总量无显著影响,但显著降低了N₂O占氮损失总量的比例,提高了N₂占比。CFe和CNFe处理中N₂O-N所占比例均为7.2%,而CK和N处理比例分别为21.6%和21.1%。相同碳铁情况下,施用铵态氮处理N₂O累积排放量(6.4 mg N kg^-1)显著低于施用硝态氮处理(18.1 mg N kg^-1),且10%C₂H₂抑制完全反硝化后N₂O排放累积量显著增加至11.9 mg N kg^-1(P<0.05),结果表明碳铁耦合作用促进水稻土“完全反硝化”进行,促使N₂O转化成N₂。3.葡萄糖的添加降低了水稻土铵态氮和硝态氮含量,增加了Fe²⁺含量;碳铁耦合增加反硝化功能基因(nir K、nos ZI和nos ZII)丰度,有利于反硝化作用的进行。碳铁耦合作用中,水稻土硝态氮含量在培养前期迅速降低至较低水平,同时伴随着N₂O的迅速产生;CFe和CNFe处理的Fe²⁺含量在培养前期不断增加,最高分别达1350.4 mg kg^-1和2245.0 mg kg^-1,显著高于不含碳处理,说明葡萄糖作为电子供体促进了水铁矿的还原。碳铁耦合作用增加了nir K、nos ZI和nos ZII 3种反硝化功能基因的丰度,增幅分别为125.7%、69.3%和50.1%,其中nir K和nos ZI达到显著水平(P<0.05)。因此,有机碳作为电子供体促进Fe²⁺的溶解,碳铁耦合作用有利于“完全反硝化”的进行,降低N₂O的排放。4.葡萄糖和水铁矿均影响土壤微生物群落结构。葡萄糖和水铁矿均增加了变形菌门的相对丰度,增幅分别为6.1%和4.1%。葡萄糖增加了Subgroup_6属的相对丰度,增幅为38.6%,抑制了SC-I-84、Gemmatimonas和Candidatus_Udaeobacter属的相对丰度,抑制幅度分别为15.8%、36.0%和20.8%,水铁矿促进了SC-I-84属的相对丰度,增幅为8.8%。微生物细菌群落的聚类分析表明葡萄糖和水铁矿对微生物群落结构均有影响,且葡萄糖作用大于水铁矿。综上,碳铁耦合作用对水稻土中N₂O的抑制是通过化学-生物耦合效应达到的。有机碳降低水稻土无机氮含量,促进二价铁的溶解,碳铁耦合作用增加反硝化功能基因(nir K、nos ZI和nos ZII)丰度,促进完全反硝化过程的进行,进而减少N₂O的排放。