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烤烟作为重要的经济作物,长期连续种植导致其连作障碍产生。烟蒜轮作和烟蒜套作为一些烤烟种植区域农民自发运用的种植模式,其可减少病虫害发生率,减缓烟叶产量和品质降低,从而增加土地产出率。为揭示烟蒜轮作和套作缓解植烟土壤连作障碍效果及作用机理,选取连续种植烤烟2年的地块,设置烤烟单作、烟蒜轮作和烟蒜套作种植模式,通过连续3年的定位观测,以烤烟产量和品质变化为基础,研究了烟蒜轮作和烟蒜套作种植模式下土壤理化性质、土壤酶和土壤微生物种类及数量等变化情况。同时,采用磷脂脂肪酸(PLFA)和变性梯度凝胶电泳(DGGE)相结合的技术,分析了连续种植3年地块的土壤微生物群落结构变化特征。主要研究结果如下:(1)连续烤烟单作,烟叶产量随种植年限延长而降低,且显著低于烟蒜轮作和烟蒜套作。种植第3年,烟蒜轮作和烟蒜套作烟叶产量是烤烟单作的1.87倍和1.50倍。随种植年限延长,烟蒜轮作和烟蒜套作能减缓烟叶产量减少的趋势。烤烟单作烤后烟叶氮含量显著高于烟蒜轮作和烟蒜套作。随种植年限延长,烟蒜轮作和烟蒜套作烤后烟叶磷、钾含量高于烤烟单作。种植第3年,烟蒜轮作和烟蒜套作烟叶钾含量是烤烟单作的1.16倍和1.23倍。随种植年限延长,烤烟单作烤后烟叶淀粉和还原糖含量低于烟蒜轮作和烟蒜套作,而烤后烟叶总糖和氯的含量高于烟蒜轮作与烟蒜套作。烤烟单作烤后烟叶烟碱含量是烟蒜轮作和烟蒜套作的1.34倍和1.13倍(种植第1年)、1.45倍和1.27倍(种植第2年)。(2)随种植年限延长,烤烟成熟期烤烟单作烟叶氮、钾含量低于烟蒜轮作和烟蒜套作。种植第3年,上部烟叶成熟期烟蒜轮作和烟蒜套作烟叶氮和钾含量是烤烟单作的1.36倍和1.54倍、1.33倍和1.66倍。随种植年限延长,烟叶磷含量在上部叶成熟期表现为烤烟单作低于烟蒜轮作和烟蒜套作的趋势。不同种植年限,烤烟单作、烟蒜轮作和烟蒜套作中部烟叶成熟期烟叶铁含量差异不显著。种植第3年,烤烟单作烟叶锰含量在烤烟成熟期低于烟蒜轮作和烟蒜套作种植模式。随种植年限延长,烤烟单作烟叶铜含量表现出高于烟蒜轮作和烟蒜套作,烟叶锌和硼的含量低于烟蒜轮作和烟蒜套作。种植第3年,烟蒜轮作和烟蒜套作烟叶锌含量较烤烟单作提高了 24.53%和7.22%(下部叶成熟期)、12.45%和37.42%(中部叶成熟期)、36.18%和81.40%(中部叶成熟期(上部叶成熟期)。(3)种植第1年和第3年,烟蒜轮作和烟蒜套作根际土壤pH值高于烤烟单作。种植第3年,烤烟上部叶成熟期烟蒜轮作和烟蒜套作根际土壤pH值较烤烟单作提高了 0.27和0.14个单位。随种植年限延长,烤烟成熟期烟蒜轮作和烟蒜套作根际土壤全氮含量高于烤烟单作,根际土壤速效氮、速效磷和速效钾的含量也高于烤烟单作。烤烟上部叶成熟期烟蒜轮作和烟蒜套作根际土壤全氮含量是烤烟单作的1.02倍和1.29倍(种植第1年)、1.37倍和1.74倍(种植第2年)、1.21倍和1.03倍(种植第3年)。种植第3年,烤烟上部烟叶成熟期烟蒜轮作和烟蒜套作根际土壤速效氮、速效磷和速效钾含量较烤烟单作提高了 9.77%和6.74%、9.00%和26.87%、10.99%和4.71%。(4)随种植年限延长,烤烟单作、烟蒜轮作和烟蒜套作根际土壤磷酸酶和脲酶活性呈增加的趋势。同一种植年限,随生育期推进烟蒜轮作和烟蒜套作根际土壤磷酸酶活性显著高于烤烟单作。种植第3年,上部叶成熟期烟蒜轮作和烟蒜套作根际土壤磷酸酶活性是烤烟单作1.11倍和1.11倍。烟蒜轮作和烟蒜套作根际土壤蔗糖酶活性随种植年限延长表现出高于烤烟单作的趋势。种植第3年,烤烟成熟期烟蒜轮作和烟蒜套作根际土壤蔗糖酶活性高于烤烟单作。过氧化氢酶和多酚氧化酶活性在种植第3年,表现出烟蒜轮作和烟蒜套作高于烤烟单作。根际土壤蛋白酶活性随种植年限延长而降低,特别是在种植第3年,根际土壤蛋白酶活性随生育时期推进而降低,但表现出烟蒜轮作和烟蒜套作高于烤烟单作。(5)在不同种植年限,随生育时期推进,烟蒜轮作和烟蒜套作根际土壤细菌数量高于烤烟单作。种植第3年,烟蒜轮作和烟蒜套作根际土壤细菌数量较烤烟单作提高了 3.20%和11.25%(中部叶成熟期)、11.61%和5.89%(上部叶成熟期)。不同种植年限,烤烟单作、烟蒜轮作和烟蒜套作根际土壤真菌数量存在差异,但只在种植第3年烤烟上部烟叶成熟期才表现出烟蒜轮作和烟蒜套作根际土壤真菌数量高于烤烟单作。在不同种植年限,烤烟中部叶成熟期和上部叶成熟期烟蒜轮作和烟蒜套作根际土壤放线菌数量高于烤烟单作。不同种植年限,除种植第1年的下部烟叶成熟期,烟蒜轮作和烟蒜套作根际土壤解磷菌和解钾菌数量显著高于烤烟单作。种植第3年,烤烟上部烟叶成熟期烟蒜轮作和烟蒜套作根际在土壤解钾菌和解磷菌数量是烤烟单作1.08倍和1.13倍、1.05倍和1.04倍。(6)磷脂脂肪酸(PLFA)和变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析表明,烤烟单作、烟蒜轮作和烟蒜套作土壤中的27种标记土壤微生物数量存在差异。烤烟成熟期,烟蒜轮作和烟蒜套作根际土壤微生物量、细菌、放线菌、原生生物显著高于烤烟单作。除烤烟下部叶成熟期,中部叶成熟期和上部叶成熟期烟蒜轮作和烟蒜套作根际土壤细菌群落丰富度、均匀度和多样性指数均高于烤烟单作。相关分析表明,根际土壤速效氮、速效磷与烟叶产量显著或极显著相关,而根际土壤全氮、速效氮、蛋白酶与根际土壤微生物量显著或及显著相关,但根际土壤速效钾与蛋白酶显著负相关。