Abstract Land-use changes could potentially exert a strong influence on soil quality and soil microbial communities. Moreover, microbial taxa are also important drivers of soil ecological functions. However, the linkage between soil quality and soil microbial communities is in need of deeper understanding. In this study, we examined the effects of soil quality on microbial community structure and functions after forest conversion to vegetable cropland and tea plantations. Soil quality index was significantly increased after natural forest conversion to vegetable cropland and tea plantations. Soil bacterial beta diversity significantly correlated to soil quality, but the sensitivity of individual microbial groups varied in response to changes in soil quality. Higher soil quality promoted bacterial diversity in vegetable cropland but decreased it in tea plantations, which implied soil quality was a structural factor in bacterial community composition but had contrasting effects for croplands versus plantations. Agricultural management played a negative role in maintaining microbial interactions, as identified by the network analysis, and furthermore the analysis revealed key functions of the microbial communities. After land-use change, the abundance (e.g., level, intensity) of microbial N-cycling function increased in tea plantations but decreased in vegetable cropland. The abundance of C-cycling function featured an opposite trend. Higher level of N-fixation in tea plantations but the higher abundance of N-oxidation in vegetable cropland was demonstrated. Higher abundance of ammonia-oxidizing bacteria and ammonia-oxidizing archaea as identified by qPCR in vegetable cropland corroborated the FAPROTAX function prediction. Therefore, the key taxa of soil microbial communities and microbial functions were largely dependent on changes in soil quality and determined responses to specific agricultural management.

Abstract Long-term monoculture agriculture systems could lead to soil degradation and yield decline. The ways in which soil microbiotas interact with one another, particularly in response to long-term tea monoculture systems are currently unclear. In this study, through the comparison of three independent tea plantations across eastern China composed of varying stand ages (from 3 years to 90 years after conversion from forest), we found that long-term tea monoculture led to significant increases in soil total organic carbon (TOC) and microbial nitrogen (MBN). Additionally, the structure, function and co-occurrence network of soil microbial communities were investigated by pyrosequencing 16S rRNA genes. The pyrosequencing analysis revealed that structures and functions of soil bacterial communities were significantly affected by different stand ages of tea plantations, but sampling sites and land-use conversion (from forest to tea plantation) still outcompeted stand age to control the diversity and structure of soil bacterial communities. Further RDA analysis revealed that the C and N availability improvement in tea plantation soils led to variation of structure and function in soil microbial communities. Moreover, co-occurrence network analysis of soil bacterial communities also demonstrated that interactions among soil bacteria taxa were strengthened with the increasing stand age of respective tea stands. Overall, this study provides a comprehensive understanding of the impact of long-term monoculture stand age on soil nutrient dynamics and bacterial communities in tea production.