连作障碍是马铃薯生产上最常见的问题,由于对其机理的研究不足,目前多采用轮作或休耕的方法来克服。已有关于马铃薯连作障碍机理的研究多聚焦在连作对土壤理化性质、酶活性和一些毒性物质的累计等方面,只有少数研究涉及到了土壤微生物。根际微生物是维持土壤生态系统养分循环的关键因素,其丰富度和多样性是对植物的健康状况、土壤的肥力、气候变化的响应。目前,土壤微生物群落已在诸多模式作物中进行了深入的研究,如拟南芥、小麦、水稻等。虽然已被证实土壤根际微生物对提高抗逆性、抗病性、产量和品质均有重要意义,但仍不明确根际微生物群落随作物生长发育时期而变化的规律及与土壤理化性质的相互作用关系,而运用宏基因组的研究方法揭示连作马铃薯全生育期根际微生物多样性的变化的研究,还鲜有报道。本论文拟通过研究马铃薯全生育期根际微生物的动态变化的规律、土壤根际微生物多样性与土壤理化性质的相关性以及追肥对根际微生物群落和土壤理化特性的影响,揭示马铃薯连作障碍与土壤根际微生物多样性和土壤理化性质的相互关系,为克服马铃薯连作障碍的新技术及产品研发(如生物菌肥研发、田间施肥管理等)提供理论基础。本论文在山东滕州马铃薯产区选取连续种植马铃薯5年的土地,分播种期、生长期、初花期、盛花期、谢花期、收获期等6个时期,进行连续两年的全生育期采取土样;同时,在连作的基础上,以不施追肥为对照,测定分析追肥对根际微生物多样性变化特征及土壤理化特性变化的影响;采用Illumina MiSeq测序技术测定细菌16S rRNA及真菌ITS,并测定了马铃薯各时期根际土壤的主要养分含量、酶活性、pH值和电导率等。研究结果表明:1、连作马铃薯在整个生育过程中,土壤根际微生物多样性发生了显著变化。从播种期到幼苗期,其群落结构具有显著变异性,开花期后群落结构趋向稳定,直至马铃薯收获期均未发生显著变化。2、在细菌群落中,变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)在整个生育过程中的相对丰富度均高达70%以上为优势菌门。收获期相较播种前,酸杆菌门(Acidobacteria)和螺旋体菌门(Saccharibacteria)的相对丰富度均有了显著的增加,放线菌门(Actinobacteria)、芽单孢菌门(Gemmatimonadetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)丰度显著降低。3、在真菌群落中,子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)在整个生育过程中相对丰度均超过70%为优势菌门。收获期与播种期比较,担子菌门(Basidiomycota)显著增加,子囊菌门(Ascomycota)显著减少。4、随生育期的变化,土壤理化性质和土壤酶活性等均发生不同程度的变化。关联分析结果表明,土壤理化性质与根际土壤微生物的多样性之间存在密切的相关性,细菌和真菌的丰富度与理化性质显著相关。5、追肥处理后的微生物多样性呈上升趋势,主要菌门丰度也有显著的变化,如放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)、担子菌门(Basidiomycota)的相对丰度均有显著增加,变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、子囊菌门(Ascomycota)的相对丰度均有显著减少。6、施用追肥对土壤全氮、全磷、碱解氮、速效磷、速效钾、脲酶、蔗糖酶含量增加。综上所述,连作马铃薯根际微生物群落多样性和土壤理化特性随生育阶段不同而变化,追肥可以重塑根际微生物群落结构并提高菌群多样性。