香蕉-甘蔗轮作模式防控香蕉枯萎病的持续效果与土壤微生态机理(Ⅰ)

近年来,珠三角部分蕉农采用香蕉和甘蔗轮作防控香蕉枯萎病,并取得一定成效,我国古籍《广东新语》也有香蕉-甘蔗轮作的记载,但是关于该轮作模式的作用、效果及控病机理尚不明确。本文研究了连作香蕉地轮作不同年限甘蔗对香蕉枯萎病的控制作用,并从土壤微生态角度探讨其作用机理。试验设置4个处理:连作香蕉11年(CK)、香蕉连作地—甘蔗1年—香蕉1年(GZ1)、香蕉连作地—甘蔗2年—香蕉1年(GZ2)和香蕉连作地—甘蔗3年—香蕉1年(GZ3)。研究轮作甘蔗不同年限对后茬香蕉枯萎病发病率的影响,同时通过测定土壤可培养微生物数量,并利用高通量测序技术分析土壤微生物结构,揭示轮作甘蔗影响后茬香蕉枯萎病发生的土壤微生态机制。结果表明,连作蕉地香蕉枯萎病发病率为49.15%,而轮作甘蔗1年后茬香蕉枯萎病发病率降至17.86%,轮作2年和3年甘蔗后茬香蕉枯萎病发病率仅为1.79%。土壤可培养细菌总数随着轮作甘蔗年限的增加而显著增加,可培养放线菌总数和尖孢镰刀菌则呈逐渐减少的趋势,真菌总数无显著变化。土壤细菌多样性指数随轮作甘蔗年限的增加而降低。假单胞菌目(Pseudomonadales)、浮霉菌目(Planctomycetales)、酸微菌目(Acidimicrobiales)和土壤红杆菌目(Solirubrobacterales)的细菌丰度呈随甘蔗种植年限增加而逐年增加的趋势,并与香蕉枯萎病发病率呈显著负相关关系。酸杆菌目(Acidobacteriales)、红螺菌目(Rhodospirillales)和军团菌目(Legionellales)的细菌丰度则呈随甘蔗种植年限逐年降低趋势,并与香蕉枯萎病发病率呈显著正相关。连作香蕉地轮作甘蔗,能够显著降低后茬香蕉枯萎病的发病率,并且随着甘蔗轮作时间年限的增加,发病率逐年降低。轮作甘蔗通过改变土壤微生物群落结构而间接影响尖孢镰刀菌的生存环境,从而降低香蕉枯萎病发病率,轮作2年甘蔗,即可达到显著控病效果。此结果与《广东新语》中关于香蕉-甘蔗轮作年限的记载一致。

香蕉-甘蔗轮作模式防控香蕉枯萎病的持续效果与土壤微生态机理(Ⅱ)

香蕉枯萎病是由尖孢镰刀菌古巴专化型[Fusarium oxysporum f. sp. cubense]侵染引起维管束坏死的一种毁灭性真菌病害,是世界范围内分布最广、毁灭性最强的植物病害之一。我们在古籍《广东新语》找到有关香蕉-甘蔗轮作的记载,经大田试验证明,连作蕉地轮作甘蔗2年后,后茬香蕉枯萎病发病率大幅下降至1.79%。在本研究中,我们试图探明连作蕉地轮作甘蔗,后茬香蕉的持续抑病效果及其机理。连作蕉地轮作甘蔗2年后,测定回种不同年限香蕉枯萎病发病率和土壤可培养微生物数量,并通过高通量测序技术分析土壤细菌微生物群落结构和组成的变化。结果表明:连作蕉地轮作甘蔗2年后,甘蔗地后茬香蕉枯萎病发病率仅为1.79%,后续3年发病率逐年递增,分别为21.93%、25.80%和28.81%,但均低于多年连作蕉地的平均发病率(49.15%)。土壤放线菌和尖孢镰刀菌总数随香蕉种植年限增加而显著增加。高通量测序结果表明,酸杆菌门(32.86%)、变形菌门(28.85%)和绿弯菌门(12.33%)3个菌门为香蕉-甘蔗轮作系统香蕉根围土细菌的优势菌门。酸杆菌目(Acidobacteriales)细菌相对丰度随回种香蕉逐年增加,并与香蕉枯萎病发病率呈显著正相关的关系;而假单胞菌目(Pseudomonadales)、浮霉菌目(Planctomycetales)、球杆菌目(Sphaerobacterales)、乳酸杆菌目(Lactobacillales)和土壤红杆菌目(Solirubrobacterales)细菌随香蕉回种年限的增加呈下降趋势,并与香蕉枯萎病发病率呈显著负相关的关系。连作蕉地轮作甘蔗2年后, 4年内仍能保持较好的抑病效果。本模式具有轮作时间短、抑病效果好、持续时间长、经济效益高等特点。