大量报道表明,土壤微生物通过养分竞争、分泌植物激素和化感物质等,与植物进行物质交换、能量和信号传递,形成复杂的促进、竞争与拮抗作用,显著影响植物生长、发育和免疫抗性。然而,以往研究主要以单个菌株的一些特异过程为主,所观察到的一些微生物群落对植物的影响中,还包含土壤理化性质的作用,对微生物与植物的本质关系缺乏客观而系统的认识。为此,本研究采用灭菌土壤重新接种整个微生物群落的方法,研究降低微生物多样性,以及受长期不同施肥影响的微生物群落对植物的影响,并从土壤养分、酶活性和微生物群落特征等角度探寻改变微生物群落影响作物生长和健康的作用机理。本研究表明:1.灭菌土壤接种稀释1、10-2、10-4和10-6倍的未灭菌土壤悬液,细菌丰度与未灭菌的土壤相比平均分别降低16.4%、24.0%、34.2%和35.8%。在未添加农药与加农药处理中,未灭菌处理的油菜生长最差,接种1倍未灭菌土壤悬液的处理生长较好。改变微生物多样性对土壤有效氮影响显著,未灭菌处理土壤有效氮浓度较高,土壤速效磷和有效钾浓度变化不大。土壤微生物多样性对土壤酶活性影响不显著。油菜中啶虫脒和吡虫啉浓度随着细菌多样性降低而增加。与未添加农药的处理相比,对可能具有农药降解能力的细菌进行鉴定,这些细菌可以分为3个类群。其中最主要的一个类群,在接种1、10-2和10-4处理中丰度最高,在10-6时丰度下降;第二组类群的丰度随着微生物多样性的降低而逐渐下降;第三组类群的丰度则随着土壤微生物多样的降低而逐渐增加。因此,我们的结果表明,功能冗余的微生物类群可以在一定程度上缓解土壤微生物多样性降低的危害,而土壤微生物多样性严重降低将威胁食品和环境安全。2.本实验中,未灭菌土壤中生长的玉米地上部和地下部生物量均高于土壤灭菌后重新接种。长期施肥处理改变的微生物群落显著影响作物的生长。与不施肥的处理相比,长期使用有机肥的土壤微生物群落和磷钾配施的微生物群落显著提高了地上部生物量,分别提高34%和26%。不同施肥处理选择的微生物群落对土壤有效氮浓度的影响显著,不接种微生物处理中土壤铵态氮的浓度较高。不同施肥处理选择的微生物群落对土壤有效磷浓度影响不大。土壤酶活性和养分有效性与植物生物量之间相关性不显著。综上所述,本研究结果表明,在农业生态系统中降低微生物多样性和改变微生物群落结构显著影响作物生长,但影响的机理比较复杂,不能完全由微生物的养分转化能力解释。农业生态系统中,频繁的人为干扰强烈的影响土壤微生物多样性和群落结构,研究这种改变对作物生长的影响机理十分必要,可为农业生态系统中土壤微生物调控提供理论依据。