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3種種植制度土壤中共發現4個理化指標差異顯著和2個酶活性差異顯著，將其與土壤細菌屬水平主要物種作RDA分析。
環境因子對細菌群落結構的解釋量為77.13%，其中，第一排序軸的解釋變量為43.47%，第二排序軸的解釋變量為33.65%，表明環境因子在較大程度上可以解釋土壤細菌群落的差異。
第一軸上，土壤速效鉀(AK)、速效磷(AP)、全磷(TP)含量及其磷酸酶活性(ACP)是主要的影響因子，第二軸上，土壤全鉀(TK)含量及其CAT活性是主要的影響因子。
綜合來看，對土壤細菌群落分布具顯著影響的因子為土壤AK含量及CAT、磷酸酶(ACP)(P<0.05)，其R2分別為0.83、0.90、0.92。
結合RDA分析結果，土壤中主要環境因子與優勢菌屬的相對丰度間存在較強相關性，其中以AK、CAT活性對土壤細菌群落分布影響較大。
優勢菌屬與環境因子間的Pearson相關性
指標 Item | 菌屬 Genus | ||||||
假節桿菌屬 Pseudarth- robacter | 赭黃嗜鹽 囊屬 Haliangium | 黃色土源菌屬 Flavisolibacter | 地桿菌屬 Geobacter | 芽單胞菌屬 Gemmati- monas | unidentified_ Syntrophaceae | 壤黴菌屬 Agromyces | |
TP | 0.271 | 0.362 | 0.809** | 0.656 | 0.926** | -0.890** | -0.875** |
TK | -0.313 | 0.717* | 0.831** | 0.903** | 0.832** | -0.497 | -0.863** |
AK | 0.974** | -0.710* | -0.194 | -0.535 | 0.019 | -0.524 | 0.058 |
AP | 0.685* | -0.036 | 0.567 | 0.268 | 0.750* | -0.972** | -0.633 |
CAT | 0.842** | -0.883** | -0.613 | -0.855** | -0.430 | -0.074 | 0.501 |
ACP | 0.687* | -0.041 | 0.507 | 0.238 | 0.723* | -0.929** | -0.587 |
註：*表示顯著相關(P<0.05)，**表示極顯著相關(P<0.01)。
連作、輪作能夠改變土壤微環境，對土壤養分產生一定的影響。
本研究中，烤煙連作(CC)、輪作(CR)條件下，土壤養分含量均升高，而魏全全等研究發現烤煙輪作能有效促進土壤養分含量升高，而連作則會顯著降低土壤養分含量，與本研究結果不完全一致。
本研究中，連作(CC)土壤養分含量的升高，可能是由於烤煙在長期連作條件下，當施入土壤的養分持續不變時，煙株吸收的養分量在不斷減少，從而出現土壤養分含量隨着連作年限的增加而增加的現象。
此外，本研究還發現連作(CC)土壤中的速效鉀含量高出撂荒地(AL)與輪作(CR)土壤約2倍，主要由於烤煙作為喜鉀作物，在栽培過程中鉀肥施用量較高，長期大量鉀肥投入導致土壤對鉀的特殊吸附位點增加，從而增加了土壤對鉀的固定，這與王棋等的研究結果相類似，即烤煙在連作3年時即可引起土壤鉀積累。
烤煙是忌連作的作物，長期連作中施肥成分及烤煙對養分吸收的相對固定，導致土壤中某些營養元素長期虧缺或累積，從而造成土壤養分比例失衡，嚴重威脅土壤生態環境。
土壤酶活性可以揭示土壤中生物代謝作用強度以及對外界環境的適應能力。
磷酸酶主要來源於真菌和植物根系，其作用是促進磷素的循環和轉化，表徵土壤磷素的水平;過氧化氫酶是微生物或者植物產生的一類氧化還原酶，能促使土壤中的過氧化氫(H2O2)分解為水和氧氣，從而減輕或消除過氧化氫對生物體的危害。
在本研究中，連作(CC)、輪作(CR)均導致了土壤磷酸酶活性的顯著升高，這可能與烤煙長期輪作過程中大量氮肥的施入有關。
高量氮肥施用下，植物地上生物量和葉片磷含量顯著增加，從而促進植物根系分泌磷酸酶的活性增強。
而連作土壤中的磷酸酶活性升高可能與根系分泌物增多有關，根系分泌物中的低分子量化合物可作為土壤微生物的碳源和能源物質，有利於土壤中某些細菌、真菌和放線菌的繁殖和生長，從而增加了土壤酶的來源;同時，根系分泌物還具遺留效應，尤其是連作體系會反覆將相同的根系分泌物釋放到土壤中，從而使根系分泌物增多。
不同種植制度對過氧化氫酶活性的影響有很大差異。
本研究中連作(CC)導致土壤中過氧化氫酶活性顯著升高，這主要由於長期連作條件下根際病原菌的活動會影響宿主植株的代謝過程，刺激根系分泌過氧化氫等物質，促進過氧化氫酶對過氧化氫的降解反應，導致土壤中過氧化氫酶活性升高。
土壤中酶活性的變化受諸多因素影響，如根際分泌物、土壤養分、土壤微生物等，已有大量研究表明，不同作物甚至同一作物連作后土壤酶活性變化並不一致;因此，不能單獨用酶活性來解釋連作障礙，應將土壤中各種因素結合起來分析。
根際微生物是土壤和根系間養分轉化和運輸的調節器，根際土壤細菌數量巨大，不僅參與土壤養分的轉化，同時還參與土壤團粒結構的形成和變化，因此細菌對土壤可持續利用是至關重要的，種植制度的改變會直接或間接地影響土壤微生物群落多樣性。
本研究中，連作(CC)、輪作(CR)土壤在細菌群落門水平上組成基本相同，優勢菌群主要為放線菌門、變形菌門、酸桿菌門、綠彎菌門等，但連作(CC)土壤細菌群落丰度和多樣性明顯低於輪作(CR)土壤。
這是因為煙草在連作條件下，根系分泌物中化感物質的積累可使根系受害，影響根際微生物的數量、種群和土壤微生物的代謝、生長和發育；而輪作方式可以提高植煙土壤中細菌群落的多樣性，並且隨輪作年限的增加，輪作處理根際土壤細菌含量高於烤煙單作的趨勢越來越明顯。
本研究中PCA和LefSe分析表明，連作(CC)土壤優勢菌群明顯低於輪作(CR)和撂荒地(AL)土壤，各土壤優勢菌群組成不同，結構差異顯著，可能是由於連作障礙因子的存在，限制了土壤某些細菌的生長，使得土壤細菌種類較少。
Hu等研究發現連作馬鈴薯根際土壤中，非有益細菌顯著增多，從而影響土壤細菌群落結構以及重要土壤理化因子。
在本研究中，RDA分析和相關性分析表明，土壤過氧化氫酶活性、速效鉀含量是影響細菌群落分布的主要環境因子，且均與連作(CC)土壤主要優勢細菌假節桿菌屬(Pseudarthrobacter)的相對丰度呈顯著正相關，與輪作(CR)土壤主要優勢細菌赭黃嗜鹽囊屬(Haliangium)的相對丰度呈顯著負相關。
假節桿菌屬(Pseudarthrobacter)具有好氧特性，且大多數假節桿菌屬的代謝物主要含有甲萘醌，具有很強的氧化還原活性，它可以通過相應的半醌自由基進行酶促反應，產生超氧陰離子自由基，對一些生物大分子，如DNA、脂質、蛋白質等產生損傷。
而赭黃嗜鹽囊屬(Haliangium)是一種耐鹽粘土細菌，其產生的次生代謝產物參與非核糖體肽合成酶生物合成中關鍵酶基因的編碼，非核糖體肽合成酶基因對過氧化氫具較強的耐受性，同時該基因還能在一定程度上抑制嗜水氣單胞菌的致病性。
因此，本研究推測假節桿菌屬(Pseudarthrobacter)可能是植煙土壤中的有害菌，赭黃嗜鹽囊屬(Haliangium)可能是植煙土壤中的益生菌，但其對環境因子的具體響應機制尚未明確，有待進一步研究。
針對長期不同種植制度下植煙土壤細菌群落變化特徵研究發現，烤煙長期連作導致植煙土壤速效鉀含量富集，磷酸酶和過氧化氫酶活性顯著升高，而輪作導致土壤中過氧化氫酶活性顯著降低。
相較撂荒地，連作、輪作均能顯著提高土壤細菌群落的多樣性和豐富度，其根際土壤細菌群落在門水平組成上相似，優勢菌群均為變形菌門、藍細菌門、酸桿菌門、綠彎菌門和擬桿菌門，但在屬水平上差異顯著，優勢細菌在組成及數量上均不同。
不同種植制度土壤優勢菌群數從高到低為輪作>撂荒地>連作，其中連作、輪作土壤中相對丰度差異最顯著的細菌分別為假節桿菌屬(Pseudarthrobacter)和赭黃嗜鹽囊屬(Haliangium)。
土壤微環境因子與優勢菌屬間存在較強的相關性，其中土壤過氧化氫酶活性、速效鉀含量是影響細菌群落分布的主要環境因子，且均與假節桿菌屬(Pseudarthrobacter)的相對丰度呈顯著正相關，但與赭黃嗜鹽囊屬(Haliangium)的相對丰度呈顯著負相關。
綜上，長期連作會導致土壤養分失衡，有益細菌相對丰度減少，致病細菌相對丰度增加，破壞土壤細菌群落結構，進而影響土壤微生態環境的平衡，而輪作則能均衡土壤養分，改善土壤酶活性狀況，並且顯著提高土壤細菌群落的豐富度和多樣性。
