【摘要】：長(zhǎng)期單一連作導(dǎo)致的連作障礙嚴(yán)重限制全球香蕉產(chǎn)業(yè)發(fā)展。由尖孢鐮刀菌香蕉�；�(Fusarium oxysporum f.sp.cubense,FOC)浸染引起的香蕉土傳枯萎病已成為其中最主要的限制性因素。利用生物有機(jī)肥對(duì)枯萎病進(jìn)行生物防控和利用有效輪作措施緩解香蕉連作障礙是防控香蕉土傳枯萎病的兩種重要途徑。本研究第一部分通過(guò)對(duì)峙實(shí)驗(yàn)篩選得到了一株拮抗性能較好的解淀粉芽抱桿菌W19(Bacillus amyloliquefaciens W19),并利用二次發(fā)酵技術(shù)制成生物有機(jī)肥,通過(guò)盆栽和田間試驗(yàn)驗(yàn)證了其對(duì)香蕉土傳枯萎病的防控效果及對(duì)香蕉植株的促生作用,并對(duì)其作用機(jī)理進(jìn)行了探究;第二部分通過(guò)田間試驗(yàn)驗(yàn)證了一種有效緩解下茬香蕉土傳枯萎病病情的輪作體系,即菠蘿-香蕉輪作體系,并進(jìn)一步探究了部分作用機(jī)理;第三部分將兩種措施相結(jié)合,研究了菠蘿-香蕉輪作聯(lián)合生物有機(jī)肥對(duì)香蕉土傳枯萎病的防控效果及其對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響。主要研究結(jié)果如下:1.盆栽和田間試驗(yàn)均證明解淀粉芽孢桿菌W19發(fā)酵的生物有機(jī)肥能夠顯著降低香蕉土傳枯萎病的發(fā)病率,其對(duì)香蕉苗期的盆栽防效為75%,對(duì)低病土壤的田間防效為44%。菌株W19的發(fā)酵液和脂肽類粗提液均能抑制病原菌生長(zhǎng),產(chǎn)生的揮發(fā)性拮抗物質(zhì)也能明顯抑制病原菌菌絲生長(zhǎng),抑菌率達(dá)到21%。利用液質(zhì)聯(lián)用儀(HPLC-MS)對(duì)芽孢桿菌W19的發(fā)酵液進(jìn)行檢測(cè),共檢測(cè)到iturin、bacillomycin D和surfactin 3種脂肽類物質(zhì);利用氣質(zhì)聯(lián)用儀(GC-MS)對(duì)芽孢桿菌W19的揮發(fā)性代謝產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè),共檢測(cè)到18種有拮抗效果的揮發(fā)性化合物。2.菌株W19發(fā)酵的生物有機(jī)肥對(duì)香蕉植株有顯著的促生作用。與對(duì)照相比,盆栽試驗(yàn)中,生物有機(jī)肥處理苗期植株干重和鮮重分別增加了22.6%和34.6%。兩塊田間試驗(yàn)中,生物有機(jī)肥處理香蕉果實(shí)平均單產(chǎn)分別增加了1.89和2.22kg/株,總產(chǎn)量分別提高了8.5和10.5噸/公頃,總產(chǎn)提高率分別為25.8%和34.5%。激光共聚焦和掃描電鏡觀察,發(fā)現(xiàn)菌株W19能夠有效地定殖在香蕉植株根際,并且根系分泌物對(duì)W19的定殖起到?jīng)Q定性作用。同時(shí),利用HPLC在菌株W19的發(fā)酵液中檢測(cè)到促生類物質(zhì)IAA,其濃度為7.35 mg L-1。3.MiSeq高通量測(cè)序結(jié)果顯示:與普通有機(jī)肥和香蕉種植公司常規(guī)施肥處理相比,生物有機(jī)肥顯著提高了土壤真菌的Alpha多樣性;提高了細(xì)菌酸桿菌門(Acidobacteria)、厚壁菌門(Firmicutes)、硝化螺旋菌門(Nitrospirae)和真菌擔(dān)子菌門(Basidiomycota)、接合菌門(Zygomycota)的相對(duì)豐度,降低了真菌子囊菌門(Ascomycota)的相對(duì)豐度;提高細(xì)菌Bacillus、酸桿菌Gp1屬和真菌曲霉屬(Aspergillus)、青霉屬(Penicillium)、被孢霉屬(Mortierella)的相對(duì)豐度,降低了真菌鐮刀菌屬(Fusarium)的相對(duì)豐度。此外,鐮刀菌屬(Fusarium)的相對(duì)豐度和細(xì)菌酸桿菌Gp1、真菌接合菌門(Zygomycota)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,和細(xì)菌擬桿菌門(Bacteroidetes)、真菌子囊菌門(Ascomycota)呈正相關(guān)關(guān)系。4.多點(diǎn)調(diào)查結(jié)果顯示,相對(duì)于玉米-香蕉輪作體系,菠蘿-香蕉輪作體系能夠更加有效地降低土壤中的尖孢鐮刀菌數(shù)量和下茬香蕉土傳枯萎病的發(fā)病率。通過(guò)一系列室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究了菠蘿植株對(duì)尖孢鐮刀菌的抑制機(jī)制,結(jié)果顯示,菠蘿各部分植株浸提液對(duì)香蕉土傳枯萎病病原菌孢子萌發(fā)和菌絲生長(zhǎng)均有顯著抑制作用;菠蘿-香蕉輪作處理能夠顯著提高土壤中有拮抗效果的勞爾氏菌屬(Ralstonia)和伯克氏菌屬(Burkholderia)的比例。利用454高通量測(cè)序?qū)τ衩?香蕉輪作和菠蘿-香蕉輪作處理的土壤微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,結(jié)果顯示,這兩種作物的種植能夠?qū)⑼槐尘跋碌耐寥牢⑸锶郝浣M成調(diào)節(jié)到兩個(gè)不同的方向。利用熱圖(Heatmap)和維恩圖(Venn)對(duì)兩個(gè)處理中相對(duì)豐度較高的OTU進(jìn)行分析比較,結(jié)果顯示,兩者之間真菌微生物群落結(jié)構(gòu)差異較大。與玉米-香蕉輪作體系相比,菠蘿-香蕉輪作體系顯著提高了細(xì)菌酸桿菌門(Acidobacteria)、浮霉菌門(Planctomycete)、綠彎菌門(Chloroflexi)、酸桿菌Gp1、Gp2屬、慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)、伯克氏菌屬(Burkholderia)和真菌擔(dān)子菌門(Basidiomycota)、球囊菌門(Glomeromycota)、浮霉?fàn)罹鷮?Planctomyces)的相對(duì)豐度;降低了細(xì)菌厚壁菌門(Firmicutes)、放線菌門(Actinobacteria)、酸桿菌Gp3屬和真菌子囊菌門(Sordariomycetes)、鐮刀菌屬(Firmicutes)的相對(duì)豐度。5.將菠蘿-香蕉輪作和施用生物有機(jī)肥兩個(gè)措施聯(lián)合應(yīng)用在田間試驗(yàn)中,結(jié)果顯示,香蕉土傳枯萎病的發(fā)病率從高到低依次為香蕉連作處理(BOF)、菠蘿-香蕉輪作后施普通有機(jī)肥處理(POF)、菠蘿-香蕉輪作后施生物有機(jī)肥處理(PBIO)。采用MiSeq高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)三個(gè)處理中土壤微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,結(jié)果顯示:BOF處理中病原菌的相對(duì)豐度最高,平均值為10.07%,顯著高于POF處理(6.50%)和PBIO處理(4.79%);輪作處理中,PBIO處理病原菌的相對(duì)豐度顯著低于POF處理;PBIO處理土壤真菌和細(xì)菌的Alpha多樣性最高,而B(niǎo)OF處理最低;利用隨機(jī)矩陣?yán)碚?Network)構(gòu)建土壤微生物群落生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析不同處理中高豐度OTU的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成、模塊性和穩(wěn)定性。結(jié)果顯示,與POF和BOF處理相比,PBIO處理的土壤微生物網(wǎng)絡(luò)模塊性更好,更為穩(wěn)定。利用方差分解分析(VPA)來(lái)計(jì)算耕作方式、施肥方式和土壤理化三個(gè)因素對(duì)土壤細(xì)菌和真菌微生物群落構(gòu)建的貢獻(xiàn)率,結(jié)果顯示,耕作方式對(duì)細(xì)菌和真菌群落構(gòu)建的解釋量是最高的,分別為4.19%和5.12%,其次為施肥種類,說(shuō)明本研究中影響土壤微生物群落重建的主要因子為輪作措施。結(jié)論:單獨(dú)施用生物有機(jī)肥在低病土壤中對(duì)香蕉土傳枯萎病有很好的防控效果；與玉米-香蕉輪作相比,菠蘿-香蕉輪作是一種防效顯著的輪作措施;在高發(fā)病土壤中,菠蘿-香蕉輪作與施用生物有機(jī)肥這兩種措施聯(lián)合使用能夠最大化地提高枯萎病的防控效率。兩種措施均能提高土壤細(xì)菌和真菌的Alpha多樣性;單純的有機(jī)肥施用和綜合措施均能顯著提高真菌擔(dān)子菌門(Basidiomycota)和接合菌門(Zygomycota)的相對(duì)豐度,降低子囊菌門(Ascomycota)和病原菌的相對(duì)豐度;相比單獨(dú)施用生物有機(jī)肥和單獨(dú)的輪作措施,綜合措施的土壤微生物網(wǎng)絡(luò)模塊性更好;這兩種措施中,菠蘿-香蕉輪作對(duì)土壤微生物群落的構(gòu)建影響更大。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S436.68;S154.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2381003