周丛生物是生长在淹水基质表面且在自然环境条件下形成的微生物聚集体及其交织的非生物物质（如铁锰氧化物）的集合体，其广泛分布于水生生态系统中。目前，大多数关于周丛生物的研究集中在湖泊、河流等水生生态系统中，而对稻田土水界面间的周丛生物鲜有报道。周丛生物在稻田中普遍存在，其形成和生长可能受到稻田生态系统中的诸多因素影响，如降雨、温度、养分等。同时，稻田生态系统在人为活动（如水肥管理等）、气候和土壤母质等因素的影响下，造成其群落组成、多样性和功能发生改变。然而，目前尚没有关于稻田周丛生物在不同时空尺度上的差异性研究的报道。
　　众所周知，农业生态系统的磷流失现象十分普遍，其对水体富营养化有很大贡献，尤其是在发展中国家。而周丛生物生长位于稻田生态系统“水-土”界面之间，该界面是物质转化、能量传递和信息交流的中间载体，是物质转移的必经之地。与纯微生物群落相比，周丛生物这一微生物聚集体具有更复杂的结构组成和稳定的生态功能。然而，目前对周丛生物如何参与磷转化过程，其贡献度是多少，以及其驱动机制尚不清楚。因此，本研究需要解决的科学问题是“时空尺度上周丛生物的群落分布特征及其对磷的调控”。通过调查全国典型稻田周丛生物和江苏句容定点实验，结合土壤，田面水，气候等信息，利用高通量测序技术，初步研究了时空尺度上稻田周丛生物的群落组成、多样性分布格局，并解析其驱动因素;同时，本研究发现周丛生物是一种潜在的磷库，并解析了时空尺度上周丛生物维持磷含量的驱动因素;阐明了温度波动条件下，周丛生物维持磷含量稳定的基本机制。主要结果如下:
　　(1)在空间尺度上(＞2900km)，全国稻田土壤和田面水理化性质存在显著差异。高通量测序结果表明周丛生物群落多样性指数(Shannon)随纬度增加而升高，而物种丰富度指数没有显著差异。Proteobacteria,Bacteroidetes,Chloroflexi,Acidobacteria和Cyanobacteria是不同纬度下周丛生物的优势菌门，但不同菌群的相对丰度存在差异;空间尺度上，田面水总氮含量(TN)是周丛生物群落多样性(Shannon)最重要的影响因子，其次是田面水pH和降雨量(MAP);而MAP和年均温(MAT)是周丛生物群落结构重要的影响因素;
　　(2)在随时间变化过程中，稻田理化特征发生显著变化，尤其是田面水。具体表现为:田面水氮磷养分含量随周丛生物发展呈下降趋势，而田面水和土壤pH逐渐增加。高通量测序表明群落多样性指数(Shannon)随周丛生物发展过程呈增加趋势，尤其是周丛生物生长期到成熟期。随时间发展过程中，稻田周丛生物群落结构发生显著改变;而田面水总磷含量(TP)是周丛生物群落多样性和结构(Shannon)最重要的影响因子，其次是田面水TN、pH和MAT;
　　(3)在空间尺度上，稻田周丛生物（干物质量）积累了1.1-9.7mg g-1磷。具体表现为:从南部到东北部，周丛生物的磷含量呈上升趋势，而从西部到东部，周丛生物的磷含量呈下降趋势;土壤有机碳和总氮含量是驱动空间尺度上周丛生物磷含量的关键因素。
　　(4)在随时间发展过程中，稻田周丛生物群落的发展过程主要分为三个阶段:生长期、成熟期和衰亡期。每个阶段周丛生物的平均磷含量分别为0.6、3.5和1.7kg ha-1，其分别占施磷总量的约4％、24％和12％，表明稻田周丛生物是一种潜在的磷库;时间发展过程中，田面水pH、TP和MAT共同驱动了稻田周丛生物磷含量的变化。
　　(5)通过实验室模拟试验和野外移植试验，发现经过“升温-常温-降温”三阶段温度波动后，周丛生物保持了相同的磷含量。在温度波动下，周丛生物通过增加物种丰富度和多样性是维持自身磷含量稳定的基本机制。