抑病型香草兰园根际土壤微生物区系特征及调控机制研究

Vanilla (Vanilla planifolia Andrews) is a rare tropical spice crops used in the agro-food industry. It has earned the reputation of “king of natural flavours”. The planting area of vanilla in China is mainly distributed in Hainan and Yunnan province. Vanilla is a perennial plant, the continuous cropping disturbed soil microflora balance, resulted in yield decline and soil-borne plant pathogen increase. Our previous researches have found that application of bio-organic fertilizer could effectively suppress the disease, and reduce the successive cropping obstacles. However, the characteristic of soil microflora created after bio-organic fertilizer application in rhizosphere soil need investigation. In the present research, we are aimed to regulation of rhizosphere microflora, soil physical and chemical properties in disease suppressive fields of vanilla by application of bio-organic fertilizer and its formation mechanisms will be studied. This research can provide a scientific theoretical basis for preventing the successive cropping obstacles of vanilla planting. Moreover, it has important reference meaning for other perennial tropical crops.

香草兰为多年生热带特色香料作物，广泛应用于食品、化妆品等行业，具有“天然食品香料之王”的誉称，在我国海南、云南等地区有广泛种植。连续多年种植，微生物区系失衡，长势变差，土传病害根茎腐病频发，出现连作生物障碍，制约了香草兰产业的健康发展。前期研究表明施用微生物有机肥可降低根茎腐病发病率，减轻连作生物障碍，但施用微生物有机肥后土壤微生物群落结构特征和土壤理化性质有何变化？本项目拟通过连续施用微生物有机肥调控导病型土壤微生物环境，并阐明调控机制，为消减香草兰连作生物障碍提供理论依据，同时对消减其它多年生热带作物连作生物障碍也具有重要的借鉴意义。

香草兰为多年生热带特色香料作物，广泛应用于食品、化妆品等行业，具有“天然食品香料之王”的誉称，在我国海南、云南等地区有广泛种植。连续多年种植，微生物区系失衡，长势变差，土传病害根茎腐病频发，出现连作生物障碍，制约了香草兰产业的健康发展。前期研究表明施用微生物有机肥可降低根茎腐病发病率，减轻连作生物障碍，但施用微生物有机肥后土壤微生物群落结构特征和土壤理化性质有何变化尚不明确。本项目研究了施用不同微生物有机肥对连作香草兰园土壤理化性状和根际土壤微生物区系的影响，结果显示：施用由多粘芽孢杆菌（细菌型，B_BIO）或木霉（F_BIO，真菌型）发酵制得的微生物有机肥均可显著降低香草兰土传病害根茎腐病发病率，提高土壤有机质和有效氮含量；化肥处理（CF）与有机肥（OF）和微生物有机肥处理（BIO）相比，微生物区系结构差异明显；与对照CF相比，B_BIO和F_BIO处理Proteobacteria、Ascomycota、Nitrospira 相对富集量显著增加，而Actinobacteria显著下降；施用OF、B_BIO和F_BIO处理根际土壤Lysobacter相对富集量分别比CF处理高2.7、5.7和6.0倍；施用B_BIO的处理Bacillus富集量显著高于OF和F_BIO的处理，但与CF处理差异不显著，各处理之间Trichoderma相对富集量无显著差异。综上，降低香草兰根茎腐病发病率，抑制土传病原微生物尖孢镰刀菌的主要因素为施用微生物有机肥改变了根际土壤中细菌富集量和种群结构，增加了土著有益拮抗微生物，如Lysobacter spp富集量，而非微生物有机肥中的外源拮抗菌多粘芽孢杆菌或木霉菌所起的直接拮抗作用。该研究为培育健康土壤提供了新视角，除了筛选对病原菌具有抑制作用的拮抗菌之外，还可以向土壤中添加特定的微生物，改变土壤微生物种群结构和功能，以增加土壤抑病能力。