中文摘要：

针对宁夏南部黄土丘陵沟壑区土壤质量持续衰退现状和作物安全生产的需求，以大面积持续连作马铃薯农田生态系统为研究单元；采用田间与盆栽试验相结合、土壤微生物磷酸脂肪酸(PLFA) 和16S rDNA-DGGE等相关试验手段和多元统计方法，通过定量分析持续连作马铃薯农田土壤物理化学、生物学及生物化学性状；开展连作马铃薯根际土壤微生物群落结构与遗传多样性演变、自毒物质指纹图谱鉴定、化感自毒效应验证研究。阐明连作栽培土壤微生物群落结构多样性的变化及化感自毒作用对农田生态系统功能的调节与影响；从作物多样性栽培角度（间作）探讨马铃薯连作障碍消减机制，系统揭示出宁南山区马铃薯连作障碍的主导因子及作用机理；探寻出根际微生物特别是细菌群落在土壤质量演变过程中的反馈机制及其对生态系统功能的调节与响应。为消除和预防马铃薯连作障碍及以马铃薯为主导种植制度下旱地农田生态系统健康及可持续耕作制度选择提供可靠的理论基础。

结论摘要：

针对宁夏南部山区马铃薯连作栽培障碍广泛存在的现象，利用温室、田间试验和室内分析相结合的方法，采用磷脂脂肪酸分析（PLFA法）、16S rDNA PCR-RFLP的手段。从根际土壤微生物群落结构、功能及多样性演变的角度。分析了马铃薯连作栽培障碍机理及间、混作栽培模式对马铃薯根际土壤养分及微生物区系的调节机制。结果表明马铃薯连作栽培障碍是多种土壤因素综合作用的结果，间作调节可改变连作土壤根际环境，缓解连作障碍。 1．宁南山区持续马铃薯连作改变了根际土壤微生物量氮、土壤酶活性，但并没有显著降低土壤肥力，土壤肥力衰退不是连作障碍的主导因素。 2．马铃薯连作存在明显的化感效应；化感物质对茄科作物的生长存在“低促高抑”现象。邻苯二甲酸二丁异酯及顺式-14-二十九烯的积累是导致连作障碍的主要因素之一。 3．长期连作下，根际土壤微生物群落对碳水化合物利用强度较大，对多聚和胺类化合物的利用强度较弱。T-RFLP分析显示，随连作栽培年限增加，土壤细菌多样性水平随连作年限的增加而下降，土壤真菌多样性水平随连作年限的增加而上升；连作10年根际土壤微生物细菌菌属组成较连作2年下降了44.29%。 4．不同连作栽培年限、不同生育期非根际土，细菌和真菌多样性水平均高于根际土，但遗传多样性水平与生育时期关系不大。芽孢杆菌纲、鞘氨醇杆菌纲细菌所占比例随连作年限增加而下降，β-变形菌纲细菌所占比例随连作栽培年限增加而升高；罗尔斯通菌属特有细菌出现，但不是宁南山区马铃薯病害的主要病原。 5．持续连作下，无论根际土还是非根际土，土壤真菌中煤炱目的比例随连作年限的增加而下降，肉座菌目和蜡壳耳目比例随连作年限的增加而升高；长期连作土壤中有AM真菌4属43种。 6．马铃薯间作栽培显著性影响了马铃薯根际土壤微生物功能多样性、降低了土壤pH，改变了土壤细菌和真菌多样性水平。以16:1ω5c、i16:0和18:1ω9c（AM真菌、革兰氏阴性菌细菌和革兰氏阳性菌细菌特征脂肪酸）所占的比例最高，分别为20.20%、17.26%和34.32%。间作玉米显著影响了马铃薯根际土壤微生物群落功能多样性，而蚕豆则显著改变了微生物群落结构多样性；玉米、蚕豆对马铃薯根际土壤微生物群落功能与结构变化的影响不同步。 7．间作显著提高了AM真菌均匀度，间作栽培并接种AMF的调控方式对调节土壤微生物群落功能多样性存在叠加效应。