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3种种植制度土壤中共发现4个理化指标差异显著和2个酶活性差异显著，将其与土壤细菌属水平主要物种作RDA分析。
环境因子对细菌群落结构的解释量为77.13%，其中，第一排序轴的解释变量为43.47%，第二排序轴的解释变量为33.65%，表明环境因子在较大程度上可以解释土壤细菌群落的差异。
第一轴上，土壤速效钾(AK)、速效磷(AP)、全磷(TP)含量及其磷酸酶活性(ACP)是主要的影响因子，第二轴上，土壤全钾(TK)含量及其CAT活性是主要的影响因子。
综合来看，对土壤细菌群落分布具显著影响的因子为土壤AK含量及CAT、磷酸酶(ACP)(P<0.05)，其R2分别为0.83、0.90、0.92。
结合RDA分析结果，土壤中主要环境因子与优势菌属的相对丰度间存在较强相关性，其中以AK、CAT活性对土壤细菌群落分布影响较大。
优势菌属与环境因子间的Pearson相关性
指标 Item | 菌属 Genus | ||||||
假节杆菌属 Pseudarth- robacter | 赭黄嗜盐 囊属 Haliangium | 黄色土源菌属 Flavisolibacter | 地杆菌属 Geobacter | 芽单胞菌属 Gemmati- monas | unidentified_ Syntrophaceae | 壤霉菌属 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 |
注：*表示显著相关(P<0.05)，**表示极显著相关(P<0.01)。
连作、轮作能够改变土壤微环境，对土壤养分产生一定的影响。
本研究中，烤烟连作(CC)、轮作(CR)条件下，土壤养分含量均升高，而魏全全等研究发现烤烟轮作能有效促进土壤养分含量升高，而连作则会显著降低土壤养分含量，与本研究结果不完全一致。
本研究中，连作(CC)土壤养分含量的升高，可能是由于烤烟在长期连作条件下，当施入土壤的养分持续不变时，烟株吸收的养分量在不断减少，从而出现土壤养分含量随着连作年限的增加而增加的现象。
此外，本研究还发现连作(CC)土壤中的速效钾含量高出撂荒地(AL)与轮作(CR)土壤约2倍，主要由于烤烟作为喜钾作物，在栽培过程中钾肥施用量较高，长期大量钾肥投入导致土壤对钾的特殊吸附位点增加，从而增加了土壤对钾的固定，这与王棋等的研究结果相类似，即烤烟在连作3年时即可引起土壤钾积累。
烤烟是忌连作的作物，长期连作中施肥成分及烤烟对养分吸收的相对固定，导致土壤中某些营养元素长期亏缺或累积，从而造成土壤养分比例失衡，严重威胁土壤生态环境。
土壤酶活性可以揭示土壤中生物代谢作用强度以及对外界环境的适应能力。
磷酸酶主要来源于真菌和植物根系，其作用是促进磷素的循环和转化，表征土壤磷素的水平;过氧化氢酶是微生物或者植物产生的一类氧化还原酶，能促使土壤中的过氧化氢(H2O2)分解为水和氧气，从而减轻或消除过氧化氢对生物体的危害。
在本研究中，连作(CC)、轮作(CR)均导致了土壤磷酸酶活性的显著升高，这可能与烤烟长期轮作过程中大量氮肥的施入有关。
高量氮肥施用下，植物地上生物量和叶片磷含量显著增加，从而促进植物根系分泌磷酸酶的活性增强。
而连作土壤中的磷酸酶活性升高可能与根系分泌物增多有关，根系分泌物中的低分子量化合物可作为土壤微生物的碳源和能源物质，有利于土壤中某些细菌、真菌和放线菌的繁殖和生长，从而增加了土壤酶的来源;同时，根系分泌物还具遗留效应，尤其是连作体系会反复将相同的根系分泌物释放到土壤中，从而使根系分泌物增多。
不同种植制度对过氧化氢酶活性的影响有很大差异。
本研究中连作(CC)导致土壤中过氧化氢酶活性显著升高，这主要由于长期连作条件下根际病原菌的活动会影响宿主植株的代谢过程，刺激根系分泌过氧化氢等物质，促进过氧化氢酶对过氧化氢的降解反应，导致土壤中过氧化氢酶活性升高。
土壤中酶活性的变化受诸多因素影响，如根际分泌物、土壤养分、土壤微生物等，已有大量研究表明，不同作物甚至同一作物连作后土壤酶活性变化并不一致;因此，不能单独用酶活性来解释连作障碍，应将土壤中各种因素结合起来分析。
根际微生物是土壤和根系间养分转化和运输的调节器，根际土壤细菌数量巨大，不仅参与土壤养分的转化，同时还参与土壤团粒结构的形成和变化，因此细菌对土壤可持续利用是至关重要的，种植制度的改变会直接或间接地影响土壤微生物群落多样性。
本研究中，连作(CC)、轮作(CR)土壤在细菌群落门水平上组成基本相同，优势菌群主要为放线菌门、变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门等，但连作(CC)土壤细菌群落丰度和多样性明显低于轮作(CR)土壤。
这是因为烟草在连作条件下，根系分泌物中化感物质的积累可使根系受害，影响根际微生物的数量、种群和土壤微生物的代谢、生长和发育；而轮作方式可以提高植烟土壤中细菌群落的多样性，并且随轮作年限的增加，轮作处理根际土壤细菌含量高于烤烟单作的趋势越来越明显。
本研究中PCA和LefSe分析表明，连作(CC)土壤优势菌群明显低于轮作(CR)和撂荒地(AL)土壤，各土壤优势菌群组成不同，结构差异显著，可能是由于连作障碍因子的存在，限制了土壤某些细菌的生长，使得土壤细菌种类较少。
Hu等研究发现连作马铃薯根际土壤中，非有益细菌显著增多，从而影响土壤细菌群落结构以及重要土壤理化因子。
在本研究中，RDA分析和相关性分析表明，土壤过氧化氢酶活性、速效钾含量是影响细菌群落分布的主要环境因子，且均与连作(CC)土壤主要优势细菌假节杆菌属(Pseudarthrobacter)的相对丰度呈显著正相关，与轮作(CR)土壤主要优势细菌赭黄嗜盐囊属(Haliangium)的相对丰度呈显著负相关。
假节杆菌属(Pseudarthrobacter)具有好氧特性，且大多数假节杆菌属的代谢物主要含有甲萘醌，具有很强的氧化还原活性，它可以通过相应的半醌自由基进行酶促反应，产生超氧阴离子自由基，对一些生物大分子，如DNA、脂质、蛋白质等产生损伤。
而赭黄嗜盐囊属(Haliangium)是一种耐盐粘土细菌，其产生的次生代谢产物参与非核糖体肽合成酶生物合成中关键酶基因的编码，非核糖体肽合成酶基因对过氧化氢具较强的耐受性，同时该基因还能在一定程度上抑制嗜水气单胞菌的致病性。
因此，本研究推测假节杆菌属(Pseudarthrobacter)可能是植烟土壤中的有害菌，赭黄嗜盐囊属(Haliangium)可能是植烟土壤中的益生菌，但其对环境因子的具体响应机制尚未明确，有待进一步研究。
针对长期不同种植制度下植烟土壤细菌群落变化特征研究发现，烤烟长期连作导致植烟土壤速效钾含量富集，磷酸酶和过氧化氢酶活性显著升高，而轮作导致土壤中过氧化氢酶活性显著降低。
相较撂荒地，连作、轮作均能显著提高土壤细菌群落的多样性和丰富度，其根际土壤细菌群落在门水平组成上相似，优势菌群均为变形菌门、蓝细菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和拟杆菌门，但在属水平上差异显著，优势细菌在组成及数量上均不同。
不同种植制度土壤优势菌群数从高到低为轮作>撂荒地>连作，其中连作、轮作土壤中相对丰度差异最显著的细菌分别为假节杆菌属(Pseudarthrobacter)和赭黄嗜盐囊属(Haliangium)。
土壤微环境因子与优势菌属间存在较强的相关性，其中土壤过氧化氢酶活性、速效钾含量是影响细菌群落分布的主要环境因子，且均与假节杆菌属(Pseudarthrobacter)的相对丰度呈显著正相关，但与赭黄嗜盐囊属(Haliangium)的相对丰度呈显著负相关。
综上，长期连作会导致土壤养分失衡，有益细菌相对丰度减少，致病细菌相对丰度增加，破坏土壤细菌群落结构，进而影响土壤微生态环境的平衡，而轮作则能均衡土壤养分，改善土壤酶活性状况，并且显著提高土壤细菌群落的丰富度和多样性。
