残茬降解在陆地生态系统中起着重要作用,残茬组成及多样性会影响残茬降解。番茄(Solanum lycopersicum)是重要的设施蔬菜之一,但连作障碍严重制约了设施番茄的可持续生产。作物残茬积累导致的自毒作用是连作障碍产生的重要因子之一。间套作、轮作及填闲等措施可以有效缓解连作障碍,同时也改变了地下残茬多样性及组成。这种变化可能对残茬的降解速率产生影响。提高番茄根茬的降解速率可以减少自毒物质积累,从而缓解设施番茄的连作障碍。但是,农业生态系统中残茬混合对残茬降解速率及降解微生物菌群的影响尚不清楚。本试验选取了在生产中可以缓解连作障碍的五种能向土壤中投入的残茬,以番茄根茬为试材,设置了4种多样性进行残茬混合降解,分析了残茬混合对番茄根茬降解速率的影响;利用定量PCR与高通量测序分析了番茄根茬中微生物群落的变化以及影响因素,为缓解番茄连作障碍和保持设施土壤可持续发展提供理论依据。所得主要结果如下:(1)6种残茬按不同多样性降解15 d与90 d时,残茬降解速率以及残茬氮含量与多样性正相关,残茬降解速率与氮含量也表现出正相关关系,表明残茬降解速率受残茬多样性、降解时间以及氮含量的显著影响。番茄根茬在与其它5种残茬混合降解后,降解速率在三个取样时期均升高,并且多样性与降解速率正相关。残茬多样性和降解速率与番茄根茬氮含量在45 d与90 d取样时正相关,但番茄根茬磷含量与降解速率间没有显著相关性,表明番茄根茬降解速率的升高与氮含量的增加有关,并且残茬降解时间、残茬物种的存在以及影响因素间的相互作用对番茄根茬降解速率的升高也有显著影响。(2)荧光定量分析表明,残茬降解15 d与45 d时,多样性为4和6的混合残茬提高了多样性为1和2的番茄根茬中细菌群落的丰度,而在残茬降解90 d时,多样性对番茄根茬细菌群落丰度没有显著影响。番茄根茬的降解速率与细菌群落丰度在所有取样时期均正相关。而番茄根茬中真菌群落丰度仅在降解90 d时与多样性负相关,而与降解速率之间没有显著相关性。(3)高通量测序分析表明,在15 d与90 d取样时,番茄根茬中细菌群落的香农指数与多样性正相关,真菌群落的α多样性指数与多样性也呈正相关关系,并且多样性为6的混合残茬提高了单一番茄根茬的微生物群落α多样性指数。番茄根茬中的氮、磷含量与细菌群落的α多样性指数负相关,磷含量与真菌群落的OTU数目正相关。残茬降解时间、多样性、特殊残茬的存在以及以上因素间的相互作用显著改变了番茄根茬的微生物群落结构。多样性为4和6的番茄根茬真菌群落结构在残茬降解45 d与90 d时没有显著差异,而其它多样性水平间的番茄根茬真菌群落结构存在显著差异。番茄根茬的氮、磷含量也与微生物群落结构正相关。随机森林分析表明番茄根茬细菌和真菌群落β多样性与丰度是预测番茄根茬降解速率变化的重要指标,并且OTUs相对丰度的升高也是影响番茄根茬降解速率变化的潜在因素,与番茄根茬降解速率有关的OTUs主要属于变形菌门和子囊菌门,随着残茬的降解厚壁菌门、放线菌门以及拟杆菌门的相对丰度升高。(4)盆栽试验结果表明,残茬多样性的升高会提高番茄幼苗的地上部、地下部以及全株干重,并且残茬降解速率与番茄幼苗干重正相关,多样性为6的残茬处理促进了番茄幼苗的生长。综上所述,残茬降解时间以及残茬多样性和组成是影响番茄根茬降解速率的重要因素,并且番茄根茬微生物群落的β多样性、丰度以及微生物群落组成是重要的影响降解速率的潜在微生物指标。提高残茬多样性可以提高番茄根茬氮含量和细菌群落丰度,改变微生物群落结构与组成,提高降解菌群的相对丰度,从而促进番茄根茬的降解;并且番茄根茬中磷含量的升高可以提高真菌群落OTU数目,间接促进番茄根茬的降解。番茄根茬的快速降解是番茄幼苗加快生长的原因之一。