有机生产有助于土壤质量及作物品质的提升,是一种农业可持续发展的重要栽培模式。土壤微生物是土壤生态功能的主要执行者。过去的研究主要关注土壤的理化指标,微生物群落在土壤环境和作物品质间的作用知之甚少。农田土壤细菌数量明显高于其他微生物,非根际与根际土壤细菌群落的研究可从微生物生态的视角,阐释其在土壤环境与作物健康间扮演的角色。本文以有机和常规菜田土壤为研究对象,采用高通量测序技术,研究了不同栽培系统土壤微生物群落结构及其与土壤性状的关联性;在肥料盆栽试验条件下,研究了不结球白菜栽培过程中土壤细菌群落动态变化、不结球白菜非根际与根际土壤细菌群落的差异,以及根际土壤细菌群落与不结球白菜品质之间的关系;最后通过不结球白菜无菌琼脂培养试验,证明芽孢杆菌接种对不结球白菜抗氧化物积累的作用。主要结果如下:1.有机栽培菜田土壤性状与微生物群落特征比较上海地区不同管理方式（有机及常规）及栽培模式（露地及保护地）对非根际土壤性状及微生物群落组成的影响。结果表明,农业管理和栽培模式均显著影响了土壤性状和微生物群落组成,具体表现为:露地及保护地栽培下,有机管理均显著提高土壤养分水平,特别是速效氮和速效磷,是常规保护地的1.37和7.11倍。有机保护地土壤微生物丰度和多样性显著高于常规管理。线性判别分析结果表明,有机保护地富集多种有机物质降解（Roseiflexus spp.、Planctomyces spp.及Butyrivibrio spp.）和植物促生（Nostoc spp.、Glycomyces spp.及Bacillus spp.）等相关菌群,且与大部分养分指标（如EC、速效氮和速效磷）显著正相关,代表其偏好富营养环境;冗余分析指出,土壤pH、EC、养分水平（如速效氮和速效磷）和总锌含量均与土壤微生物群落结构显著相关,表明农业操作方式通过改变土壤环境,从而影响非根际土壤细菌群落的组成与结构。2.施肥处理不结球白菜栽培过程土壤菌群动态变化通过有机土壤盆栽试验,动态比较不结球白菜肥料施用（对照、化肥、有机肥料,其中有机肥料施氮量为化肥两倍）对非根际土壤细菌群落的影响,及其与采收期土壤化学指标的关联性。研究表明,肥料施用对不结球白菜栽培过程非根际土壤微生物丰度及多样性影响不显著,但显著影响不结球白菜土壤微生物群落组成。栽培过程变化幅度明显差异的属水平菌群大多在D1富集,且可能偏好干燥环境（如Methylophaga spp.）;有机肥料则带入大量堆肥相关菌群（如厚壁菌门、Thermovum spp.和Alkaliphilus spp.）,D7后这些菌群丰度显著降低且与对照差异不显著,表明土壤对外源菌群具一定的缓冲作用。冗余分析显示,土壤总碳、NH₄⁺-N、pH及速效磷含量与土壤细菌群落结构显著相关。肥料供应通过改变土壤环境影响土壤细菌群落组成,而非随肥料引入的外源菌群。3.不结球白菜根际和非根际细菌群落差异及其网络分析通过高通量测序,比较并分析不同肥料施用下,不结球白菜采收期根际与非根际土壤细菌群落的差异与关联。不结球白菜根际富集富营养菌群,与非根际土壤相比,各处理不结球白菜根际变形菌门与芽单孢菌门（富营养菌）富集,放线菌门（寡营养菌）相对丰度降低。与非根际土壤相比,属水平分析显示化肥处理的不结球白菜根际富集4个属（Opitutus、Agrobacterium、Microbacterium和Oscillochloris）;而有机肥料处理的不结球白菜根际富集3个属（Flavisolibacter、Dyadobacter和Sinorhizobium）。这可能是肥料性状的差异影响土壤环境,从而影响根际富集的菌群。网络分析结果表明,根际的假单孢菌属（Pseudomonas spp.）和非根际的席藻属（Phormidium spp.）具有最高的介度（betweenness）,分别是0.15及0.13,表明其可能在根际与非根际细菌网络结构的维持扮演关键角色。与对照及化肥处理相比,有机肥料施用引起不结球白菜根际富集多种根际促生菌（如Devosia spp.和Bacillus spp.）,这可能进一步影响不结球白菜生长及品质。4.施肥条件改变不结球白菜抗氧化物水平和根际土壤细菌群落功能不结球白菜栽培第45天采收,关联根际细菌群落组成和代谢功能与不结球白菜产量和品质（酚类、酚酸、黄酮总量和抗氧化活性）。与对照相比,化肥及有机肥料处理下不结球白菜干重分别显著增加53%及69%。有机肥料处理的不结球白菜地上部酚类、酚酸及抗氧化活性显著高于其他处理;化肥处理酚类、黄酮总量及抗氧化活性较对照分别显著降低了23%、36%及24%。根际土壤细菌群落与不结球白菜性状相关性分析结果表明,共13个属与作物产量或品质显著正相关,可能是潜在的有益根际菌群,其中芽孢杆菌属（Bacillus spp.）及浮霉菌属（Planctomyces spp.）均与生物量及酚酸显著正相关。根际土壤细菌群落代谢功能预测结果表明,化肥施用促进根际土壤有机物质循环,可能与能量代谢功能富集有关;有机肥料施用下,参与氨基酸代谢和脂质代谢的根际菌群功能显著增加,根际土壤含有较丰富的有机氮源,同时这两个功能与植物抗氧化活性呈正相关。不结球白菜干重与养分循环相关的根际菌群功能呈显著正相关关系（如能量代谢、核酸代谢、酶家族等）,表明根际土壤养分循环功能的提升有助于不结球白菜干物质积累。肥料供应可能通过改变不结球白菜根际土壤细菌群落组成与功能,从而影响了作物产量与品质。5.芽孢杆菌接种调控不结球白菜抗氧化物积累通过无菌琼脂培养不结球白菜,分别接种枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）和胶质芽孢杆菌（Bacillus mucilaginosus Krassilnikov）,评估芽孢杆菌促进不结球白菜抗氧化物积累的促进效果。枯草芽孢杆菌的接种显著抑制了不结球白菜地上部及根部的鲜重,而增强了其抗氧化水平,具体表现为地上部多酚、黄酮总量及抗氧化物活性分别增加112%、164%及85%。qPCR及代谢组学分析表明,枯草芽孢杆菌通过上调酚类及类黄酮合成关键基因PAL、CHS和CHI,促进下游山奈酚及槲皮素的糖苷衍生物积累（如山奈酚3-香豆酰槐糖苷-7-葡萄糖苷、山奈酚阿魏酰基二己糖苷异构物2和槲皮素三己糖苷）。与对照相比,解淀粉芽孢杆菌接种使不结球白菜酚类及黄酮总量分别显著提高35%和64%;胶质芽孢杆菌则显著提高不结球白菜抗氧化活性76%。本研究使用的三株芽孢杆菌对不结球白菜抗氧化物积累均有正向作用。研究表明,有机土壤速效氮、速效磷丰富,与土壤环境中促水有机物降解、植物促生等菌群的富集正相关;通过高通量测序筛选获得的特征菌群,为基于微生物指标诊断土壤的管理和栽培方式提供了科学依据;有机肥料供应通过改变根际细菌群落组成调控不结球白菜抗氧化物积累,其中枯草芽孢杆菌上调酚类代谢合成关键基因,从而促进不结球白菜抗氧化物质积累,在有机栽培作物品质提升上扮演了重要角色。本文深入研究了不同园艺栽培系统、栽培模式下土壤微生物群落的特征和不结球白菜根际土壤的肥料偏好性菌群,并通过根际微生物组关联植物性状筛选了潜在的有益根际菌群,证实了芽孢杆菌具调控不结球白菜抗氧化物合成的功能,从微生物的角度,进一步完善了有机和常规管理方式根际菌群生态与不结球白菜营养的关系,为有机生产管理系统提升蔬菜品质的原理提供了新的视角。