《Plant Growth Regulation》：Effects of crop rotation and continuous cropping on soil microbial community structure at different stages of tobacco
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本研究针对烟草连作障碍导致的土壤微生态失衡问题，在吉林省汪清县设置玉米-烟草轮作与烟草连作对比试验，通过高通量测序技术分析团棵期、旺长期和成熟期根际土壤微生物群落结构。研究发现轮作显著增加酸杆菌门(Acidobacteria)相对丰度并降低拟杆菌门(Bacteroidetes)含量，连作土壤微生物群落主要受pH驱动，而轮作土壤更受养分影响。该研究为通过精准施肥调控微生物群落、提升烟草产量与品质提供了科学依据。
在中国，烟草作为重要经济作物面临着连作障碍的严峻挑战。长期单一栽培导致土壤养分失衡、病原微生物滋生，严重制约烟草产业的可持续发展。尽管作物轮作被证实可缓解连作障碍，但其对不同生育期烟草根际微生物群落结构的动态影响机制尚不明确。
为解决这一科学问题，研究人员在吉林省汪清县开展田间试验，设置玉米-烟草轮作与烟草连作两种模式，系统分析团棵期、旺长期和成熟期根际土壤微生物群落的演变规律。研究发现：在团棵期，变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)为优势菌群，连作土壤中铜绿假单胞菌(C. viruginosa)丰度较高，其微生物群落主要受pH驱动，而轮作土壤更受养分影响。旺长期轮作土壤放线菌门(Actinobacteria)和纤维杆菌门(Fibrobacterota)丰度显著提升。至成熟期，轮作土壤的放线菌门和浮霉菌门(Planktonmycetota)相对丰度分别增加79.31%和35.84%，而拟杆菌门含量降低。冗余分析(RDA)进一步揭示，连作土壤微生物群落始终受pH主导，而轮作土壤则与有机质(OM)、有效磷(AP)等养分指标密切关联。
关键技术方法包括：采用五点采样法采集不同生育期根际土壤样本；使用流动分析仪(iFIA7 Plus)测定土壤全氮、全磷和速效钾等养分指标；通过Illumina平台进行16S rRNA和ITS高通量测序；利用QIIME2等生物信息学软件进行微生物多样性分析。
微生物群落结构组成特征：
在门水平上，轮作使酸杆菌门相对丰度在旺长期和成熟期分别增加64.67%和79.31%，同时降低拟杆菌门含量。连作土壤中变形菌门和绿弯菌门(Chloroflexi)相对丰度显著高于轮作。真菌群落中，子囊菌门(Ascomycota)在连作土壤中占比高达86.97%，而轮作提高了担子菌门(Basidiomycota)比例。
物种差异与环境因子关联：
团棵期连作土壤绿弯菌门丰度显著高于轮作，而轮作土壤纤维杆菌门更具优势。旺长期差异物种增多，轮作土壤放线菌门、纤维杆菌门等显著富集。成熟期轮作土壤放线菌门和浮霉菌门丰度显著高于连作，而连作土壤中变形菌门和绿弯菌门更为活跃。
讨论与结论：
研究表明，轮作通过改善土壤养分状况而非单纯调节pH来优化微生物群落结构，这种调控作用随烟草生长逐渐增强。轮作提高了微生物网络复杂性和稳定性，特别是促进了具有养分循环功能的有益微生物增殖。该研究为通过精准施肥调控特定生育期微生物群落、缓解连作障碍提供了理论依据，对实现烟草栽培可持续发展具有重要意义。
