大豆共生固氮效率高低由土壤中根瘤菌丰度的高低、及有效根瘤菌的高效性决定。土壤中的大豆根瘤菌的丰度、效能受土壤环境因素影响，前人的研究大多是研究根瘤菌的地理分布特征，即利用来自不同地区的土壤样品进行根瘤菌多样性的研究，从而找出影响大豆根瘤菌分布的土壤因子。事实上土壤对根瘤菌的影响是缓慢的，只有长期的影响才会使土壤中的大豆根瘤菌群落结构组成发生显著变化，在同一地区、同一母质上发育的土壤上，通过改变土地利用方式、改变种植制度会引起土壤理化性质的变化，那么土壤中根瘤菌的遗传多样性是否亦发生变化？如果发生变化，是受什么土壤环境因子驱动的？只有在这种条件下研究出来的驱动因素，才是真正影响土壤中大豆根瘤菌群落结构及其分布的关键环境因子。本研究利用长期定位试验，包括裸地、草地、玉米连作、小麦连作、大豆连作及玉米/大豆/小麦轮作处理，采用先进的分子生物学方法，研究长期不同土地利用及种植制度下土壤理化性状的变化过程中大豆根瘤菌的演化特征及影响机制。结果表明：玉米/大豆/小麦轮作处理的根瘤菌丰度最高，而大豆连作处理的根瘤菌的丰度最低。Bradyrhizobium sp. I和Bradyrhizobium sp. III在所有处理中均有分布。草地处理由于植被丰富，根瘤菌的多样性显著地高于其它处理，其中Bradyrhizobium sp. II只在草地处理中分离得到。除了大豆连作处理外，其它有大豆参与的处理均能显著的提高大豆根瘤菌的丰度和多样性。三种连作处理相比，大豆连作条件下Bradyrhizobium sp. I是优势种，而玉米和小麦连作条件下则是以Bradyrhizobium sp. III为优势种，表明作物种类对根瘤菌的种群具有一定的选择性。长期不同土地利用方式及种植制度主要是通过影响土壤的有机质含量(OC)、速效磷含量(AP)和pH值进而对大豆根瘤菌丰度和多样性产生影响。因此在黑龙江大豆主产区要想提高大豆固氮能力，需要土壤中根瘤菌丰度、多样性指数均高，那么大豆的种植制度需要进行适当的调整，需要土地利用方式的改变，即进行不定期的轮作或者休闲，才能既保证土壤中根瘤菌的丰度和多样性指数不降低，又有利于大豆结瘤固氮和产量的提高。该研究共获得4株根瘤菌，其中3株为潜在的新种，1株具有巨大开发利用前景，目前已送到中国微生物研究所进行菌株保存用于专利的申请；此外该研究还得到了国家自然科学基金的支持，研究成果发表在Applied Environmental Microbiology (Jun Yan, Xiaozeng Han, et al. 2014. Abundance and Diversity of Soybean-Nodulating Rhizobia in Black Soil Are Impacted by Land Use and Crop Management. Applied Environmental Microbiology. 80: 5394-5402)。