生物有机肥防控菠萝心腐病及根际微生物区系分析研究

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菠萝心腐病危害我国的菠萝产业,严重时菠萝植株可达50%以上的死苗。为帮助连作的菠萝地恢复和提高菠萝的产量和品质,采用生物有机肥对菠萝心腐病进行安全、高效的生物防治是防控菠萝心腐病一条极为重要的途径。本研究利用课题组前期已筛选获得对菠萝心腐病病原菌具有高效生防作用的枯草芽孢杆菌(HL2)和链霉菌(HL3)的基础上,生防菌结合有机载体与有机肥进行发酵制成菠萝专用的生物有机肥,通过室内盆栽和田间试验研究菠萝专用生物有机肥对菠萝心腐病防控效果和对菠萝植株的促生效果,分析和测量土壤的微生物数量以及土壤理化性质的变化,利用16s r RNA和ITS分析土壤微生物群落丰度和结构变化,进一步阐明生物有机肥防控菠萝心腐病的微生物生态机理。其中各处理KC为羊粪有机肥+菜籽饼+枯草芽孢杆菌、KN为羊粪有机肥+泥炭土+枯草芽孢杆菌、KY为羊粪有机肥+椰糠+枯草芽孢杆菌、LC为羊粪有机肥+菜籽饼+链霉菌、LN为羊粪有机肥+泥炭土+链霉菌、LY为羊粪有机肥+椰糠+链霉菌。主要研究结果如下:(1)盆栽试验证明了采用生防菌枯草芽孢杆菌(HL2)发酵而成的生物有机肥和链霉菌(HL3)发酵的生物有机肥均能够显著降低菠萝心腐病的发病率,其中枯草芽孢杆菌发酵的生物有机肥生防效果更好。与化肥对照(CK)相比,生物有机肥处理KC、KN、KY生防效果分别达到了100%、83.5%、83.5%;不同生物有机肥处理对菠萝叶鲜重、茎鲜重、根鲜重分别增加了49.12%~185.89%、17.8%~324.1%、14.45%~158.55%,叶干重、茎干重、根干重分别增加了68.92%~322.98%、78.15%~402.39%、35.09%~229.19%,菠萝D叶长增加了6.24%~44.95%。田间试验表明枯草芽孢杆菌(HL2)发酵的生物有机肥在田间环境条件下对菠萝心腐病同样有显著的生防效果,在轮作体系和连作体系上生防效果分别最高达到了72.54%和84.49%;采用枯草芽孢杆菌(HL2)发酵的生物有机肥显著提升了菠萝的实际产量和内在品质,与CK相比,菠萝实际产量最高提升为66.82%。(2)盆栽试验和田间试验均验证了生物有机肥可以显著提升土壤p H和有机质含量。盆栽试验菠萝种植140D时生物有机肥处理与化肥对照CK相比土壤p H最高提升到6.62,有机质含量最高提升了50.6%。田间试验果实发育期各处理与CK对照相比,轮作体系中土壤p H最高提升到6.29,有机质含量最高提升了151.72%;连作体系中土壤p H最高提升到6.73,有机质含量最高提升了81.82%。(3)盆栽试验证明枯草芽孢杆菌(HL2)发酵的生物有机肥能显著改变土壤可培养微生物的数量,显著降低菠萝土壤中烟草疫霉数量。盆栽试验中各处理与CK相比烟草疫霉数量最高降低了77.92%。盆栽试验Miseq高通量测序验证了添加枯草芽孢杆菌(HL2)发酵的生物有机肥和添加链霉菌(HL3)发酵的生物有机肥均能显著提升菠萝根际土细菌和真菌的丰富度和物种多样性,改变菠萝根际土微生物群落结构。此外盆栽试验结果发现伯克氏菌属(Burkholderia)细菌和真菌中的赤霉菌属(Gibberella)与菠萝心腐病发病率存在显著(p<0.05)正相关关系,施加生物有机肥与单施化肥相比能显著降低了这两个属的相对丰度。盆栽试验中生防效果最佳的处理KC与对照CK细菌和真菌公有的OTUs分别是1384和547个。与对照CK相比,KC处理中细菌有38.29%的OTUs相对丰度发生显著变化,真菌有31.99%的OTUs相对丰度发生显著变化。在细菌相对丰度前20的OTUs中,有90%的物种相对丰度显著变化,真菌相对丰度前20的OTUs中,有80%的物种相对丰度显著变化。(4)田间试验各处理与化肥对照相比,轮作体系烟草疫霉数量最高降低了84.36%,连作体系烟草疫霉数量最高降低了92.19%。田间试验Miseq高通量测序表明,采用枯草芽孢杆菌(HL2)发酵的生物有机肥能够改变菠萝根际土微生物群结构,提高了根际土中细菌的丰富度和真菌的物种多样性。此外发现了青枯菌属(Ralstionia)与菠萝心腐病发病率显著(p<0.05)正相关关系,施加生物有机肥相比单施化肥显著降低了该属的相对丰度。
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