烤烟(Flue-cured tobacco)作为我国主要经济作物,为国民经济收入带来巨大效益,但同时,烤烟也是忌连作作物,在农业生产中不可避免的连作障碍问题已经严重制约了烤烟农业的可持续发展,因此,研究烤烟连作障碍产生的机理,为制定切实有效的解决方案提供理论依据已是亟待解决的问题。本文以黑龙江省烤烟普遍种植品种-龙江911为研究材料,主要应用Biolog微平板检测法和454高通量测序法研究烤烟土壤微生物群落结构和功能多样性,对不同耕作方式进行分子生物学层面的物种多样性分析,包括物种丰富度,多样性指数,优势菌种的鉴定等,从各项数据找出烤烟连作使土壤的微生物群落发生怎样的改变,从而为连作障碍机理研究提供理论依据,对制定出合理的耕作方式避免连作障碍,保证烟草农业的可持续发展具有重要意义。研究结果如下：1)以烤烟连作5年、1年和正茬(大豆—小麦—烤烟)为试验处理,研究了10cm和20cm土层土壤微生物数量变化,结果发现：连作降低了细菌和放线菌的数量,而真菌数量增加,氨化细菌、好气性自生固氮菌和好气性纤维素分解菌等有益细菌类群的数量减少；并且在10cm土层的土壤微生物数量显著多于20cm土层。可见烤烟连作使土壤微生物的数量发生改变,土壤生态系统失衡,土壤有益微生物减少,从而导致连作障碍的发生。2)利用Biolog Eco微平板检测技术研究了烤烟连作对烟田土壤微生物功能多样性的影响。结果表明,烤烟连作2年和连作7年明显降低了烟田土壤微生物群落平均颜色变化率(AWCD),表示土壤微生物功能多样性指数的丰富度指数、Shannon多样性指数和Simopson指数均表现为连作处理低于轮作各处理,差异达到显著水平,而且连作7年的烟田土壤微生物功能多样性明显低于连作2年。在土壤微生物碳源利用上,烤烟连作2年和连作7年的土壤微生物对聚类化合物、碳水化合物、羧酸类、氨基酸类和其他化合物的利用显著低于轮作。说明烤烟连作降低了土壤微生物的种群多样性和功能多样性,而且增加烤烟连作年限不利于土壤微生物的多样性。主成分分析结果表明,烤烟连作7年与其他各处理在碳源利用上差异显著,相关性分析显示,这种差异主要是微生物对羧酸类、碳水化合物、氨基酸类和胺类选择利用的结果。3)利用454焦磷酸测序技术,分析烤烟不同种植模式下土壤细菌16S rDNA多样性差异,探究烤烟连作对土壤细菌群落结构多样性的影响。测序结果分析表明,烤烟连作的两个处理丰富度(Chaol和Ace)显著低于其他轮作处理,而多样性指数(Shannon和Simpsion)并无明显差异；在细菌门和属水平的群落结构分析显示,烤烟连作降低了细菌群落多样性。综上所述,烤烟连作使土壤微生物数量改变,碳代谢功能多样性降低,细菌群落结构改变,土壤微生态失衡,这是烤烟连作障碍的根本原因。因此,采用对连作土壤的微生物区系进行调控,最终达到克服连作障碍的目的。