连作是烤烟生产上常见的一种种植模式,烟草长期连作会导致植烟土壤生境发生改变,进而导致烟株长势变差和品质下降等。因此,研究烟草连作具有重要的意义。本文在河南省漯河市郾城区选择烤烟连作土壤,以豫烟6号为供试材料,设4个处理,即常规施肥(CK,600kg/hm~2)、施用蚯蚓粪肥(T1,600 kg/hm~2)、施用微生物菌肥(T2,600 kg/hm~2),以及蚯蚓粪和微生物菌肥混合施用(T3,300+300 kg/hm~2)。本试验研究了连作障碍下植烟土壤因子(土壤养分物质和土壤酶)变异情况、连作对烤烟土壤的酶活性和根系微生物的影响;并通过高通量测序,结合土壤环境数据进行冗余分析,对土壤样品中的微生物进行细菌和真菌高通量测序,完成植烟土壤微生生物多样性的分析。主要研究结果如下:1、蚯蚓粪可以调节连作土壤的酸碱度,使连作土壤由pH 7.5下降为pH 7.2左右。微生物菌肥可显著增加土壤中碱解氮和速效磷含量。两种肥料混合施用处理下,土壤中碱解氮、速效磷和速效钾含量与CK相比都达到了差异显著水平,但是对有机质含量的影响并不明显。不同施肥处理与常规施肥相比,对土壤酶活性都有较大的影响,T3处理土壤样本中各酶活性均明显增强,特别是脲酶增幅达到36.68%~157.27%。典型相关分析结果表明,对土壤综合肥力影响最显著的土壤环境因子为脲酶活性和碱解氮含量,连作植烟土壤氮素含量水平是影响土壤质量的关键因素;因子分析结果显示,第一主成分上载荷程度较高的脲酶、磷酸酶、碱解氮、过氧化氢酶和速效钾这五个指标一定程度上可以表征土壤肥力。土壤因子主成分分析表明,可将土壤环境系统分成4小系统,其中土壤碳素水平系统影响最大,其中土壤有机质含量能显著影响其他土壤因子。2、对土壤微生物量的分析表明,不同处理间细菌数量随着移栽后生于期的推进,都呈现先上升后降低的趋势,不同施肥处理均有利于细菌数量的增多;真菌数量整体上呈现下降趋势,与对照相比较不同施肥处理可以降低土壤真菌数量。各处理比较来看,蚯蚓粪有利于细菌数量的增多,微生物菌肥有利于降低真菌数量,两者配施效果较为均衡,可以缓解土壤微生物失衡的现象。3、对土壤细菌16S rDNA V4区高通量测序,共获得1.60×10~6个序列,碱基数2.02×10~9个;植烟土壤包含41个门的细菌,分布于120个纲274个属内,种类十分丰富。连作植烟土壤中,一些细菌种群逐渐成为优势类群,所占比例较大;而一些微量类群逐渐消失,单一的种植和施肥连作制度对土壤细菌群落结构产生了较大影响。对Venn图的分析说明施肥处理对连作植烟土壤细菌群落产生了一定的影响,各样品具有相当数量的独有OTU数,但总体上OTU数差别不大;OTUs热图也说明了不同处理间细菌群落结构组成和优势菌群种类差异不大。4、对土壤真菌16S rDNA-ITS区高通量测序,共获得1.11×10~6个序列,碱基数1.15×10~9个;连作植烟土壤包含5个门的真菌,分布于16个纲35个属内。优势菌群占主导地位,子囊菌门不同样品中所占比例均能到到90%以上;真菌群落具备一定的结构稳定性和类群相似性;研究发现烟草根际土壤不同样本中普遍存在镰孢菌属、炭疽菌属、链格胞属、曲霉属和青霉属等致病菌群。施用土壤改良性肥料可使真菌群落的多样性指数和丰度指数下降,毛霉菌科、孢格腔目等含有大量烤烟土传病害病原菌的真菌类群含量降低。5、冗余分析表明,对细菌丰度作用较大的土壤因子主要是土壤pH值和土壤碳素水平;细菌群落的丰度主要受有机质含量以及淀粉酶活性的影响,呈正相关关系。土壤脲酶活性与细菌群落多样性呈负相关。土壤中碱解氮和速效磷含量与真菌多样性指数负相关,说明氮、磷含量是真菌群落扩增的限制因素。土壤蔗糖酶和淀粉酶活性增加,可以显著促进真菌群落的多样性。综上所述,连作植烟改变了土壤真菌群落结构的多样性,但对细菌群落结构的多样性影响较小,而是改变主要细菌种群的丰度。此外,本文还分析了蚯蚓粪和微生物菌肥对漯河烟区烤烟连作对土壤环境、根际微生物的影响,认为这两种肥料能够在一定程度上缓解连作障碍。