我国是仅次于印度的世界第二大香蕉生产国,主产区90%以上的栽培品种为“卡文迪许”,而此品种目前正遭受由尖孢镰刀菌香蕉专化型4号生理小种(Fusariumoxysporum f.sp.cubense race 4,Foc 4)侵染引起的香蕉枯萎病的严重威胁。因种植香蕉经济效益好,我国大部分蕉园实行单一连作模式,导致土壤微生物群落失衡。加之蕉农对香蕉枯萎病防控不力,此病害已迅速蔓延,严重制约着我国香蕉产业的发展。土壤健康是农业系统中作物健康生产的重要决定性因素之一,而土壤微生物对维持土壤健康极其重要,其群落结构及多样性影响着土传病害的发生。因此,解析香蕉抑病型土壤微生物群落特征,研究其调控形成手段,是防控香蕉连作生物障碍的重要基础。本研究通过平板计数、实时荧光定量PCR、变性梯度凝胶电泳(DGGE)及高通量测序等技术研究了1)海南6处抑制土传枯萎病蕉园土壤的微生物区系特征;2)海南万钟实业有限公司乐东分公司农场不同连作年限下香蕉园土壤的微生物区系特征;3)多年连作香蕉且高发枯萎病的土壤施用生物有机肥对香蕉枯萎病的防控效果及对土壤微生物区系的调控效果,试图揭示连作加剧香蕉土传枯萎病发生的土壤微生物生态学原因、抑病型土壤微生物区系特征及施用生物有机肥防控香蕉土传枯萎病潜在的土壤微生物生态学机理。主要研究结果如下:1.抑制香蕉土传枯萎病土壤的微生物区系特征通过比较海南6处抑制土传枯萎病及周边导病型蕉园土壤发现:抑病型土壤pH值、总氮、总碳、速效磷及速效钾含量显著高于导病型土壤；可培养放线菌数量显著高于导病型土壤,而尖孢镰刀菌数量显著低于导病型土壤;抑病型土壤中能拮抗尖孢镰刀菌4号小种(Foc 4)的芽孢杆菌数量高于导病型土壤,其优势拮抗菌分类不同于导病型土壤,主要为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)、甲基型芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。MiSeq高通量测序结果表明:不同试验点土壤细菌及真菌群落结构差异明显,且各试验点内抑病型土壤细菌群落结构明显不同于导病型土壤;抑病型土壤中变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌Gp4(Gp4)、木霉属(Trichoderma)和假单胞菌属(Pseudomonas)的相对丰度显著高于导病型土壤,而镰刀菌属(Fusarium)的相对丰度显著低于导病型土壤。利用随机矩阵理论构建土壤微生物群落生态网络分析所有抑病型及导病型土壤中微生物区系的网络组织性、模块性及稳定性。结果表明:相比于导病型处理,抑病型土壤细菌及真菌的生态网络组织更复杂、网络节点之间联系更紧密;功能宏模块更多;Generalist和Supergeneralist比例更高,且其组成成员不同于导病型土壤,主要为黄杆菌属(Flavobacterium)、芽单胞菌属(Gemmatimonas)、鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium)、发菌属(Terrimonas)和酸杆菌Gp3(Gp3)等。2.不同连作年限香蕉园土壤的微生物区系特征通过比较种植1年、连作2、6、9、10及11年蕉园土壤微生物区系发现:随着连作年限的增加,香蕉枯萎病发病率逐渐升高,产量逐渐降低。MiSeq高通量测序结果表明:随着连作年限的增加,细菌及真菌群落结构均发生了明显变化,尤其是真菌群落结构的变化尤为明显;新种1年及连作10年蕉园土壤中镰刀菌属(Fusarium)的相对丰度显著低于其它连作处理;镰刀菌属的相对丰度与连作年限间无显著相关性,但与发病率呈正相关关系,与香蕉产量、土壤pH值及有机质含量呈负相关关系;香蕉枯萎病发病率与细菌丰度间呈负相关关系,而与真菌丰度间呈正相关关系;土壤中常见的黄杆菌属(Flavobacterium)和酸杆菌Gp(Gp4)等潜在生防菌的相对丰度与连作年限间无显著相关性,但与香蕉枯萎病发病率、产量之间有显著相关性。利用随机矩阵理论构建土壤微生物群落生态网络(Network)分析短期(新种1年、连作2及6年)及长期连作(连作9、10及11年)土壤中微生物区系的网络组织性、模块性及稳定性。结果表明,长期连作导致土壤细菌及真菌的微生物生态网络组织性、模块性及稳定性下降,网络协同作用变差。3.盆栽条件下持续施用生物有机肥对香蕉枯萎病防控效果及土壤微生物区系的影响通过比较盆栽条件下在多年连作香蕉且高发枯萎病的土壤上持续施用化肥、少量及大量含解淀粉芽孢杆菌NJN-6(B.amyloliquefaciens NJN-6)生物有机肥处理发现:连作土壤持续施用生物有机肥能显著降低香蕉枯萎病的发生,生物有机肥施用量加大,防控效果更佳。MiSeq高通量测序结果表明:持续施用生物有机肥改变了土壤细菌及真菌群落结构;与化肥对照相比,大量施用生物有机肥处理增加了土壤中厚壁菌门(Firmicutes)和芽抱杆菌属(Bacillus)的相对丰度,降低了酸杆菌门(Acidobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)及子囊菌门(Ascomycota)的相对丰度;持续施用生物有机肥还降低了土壤中镰刀菌属(Fusarium)的相对丰度;Pearson相关性分析和冗余度分析(RDA)结果也表明大量施用生物有机肥处理的土壤中芽孢杆菌属(Bacillus)、TM7属(TM7_genera)及Spartobacteria属(Spartobacteria_genera)的相对丰度较高,土壤pH值、总氮、总碳及速效磷含量较高,而香蕉枯萎病发病率与此呈负相关关系。4.田间条件下施用生物有机肥对当季及留芽季香蕉枯萎病防控效果及土壤微生物区系的影响与常规对照相比,田间条件下在多年连作香蕉且高发枯萎病土壤上施用含解淀粉芽孢杆菌NJN-6生物有机肥后当季香蕉枯萎病发病率降低了47.1%,香蕉果实可滴定酸含量降低,可溶性总糖含量及糖酸比升高。田间施用生物有机肥增加了土体土壤中可培养细菌、放线菌、芽孢杆菌数量及细菌真菌比,降低了可培养真菌及尖孢镰刀菌数量。DGGE结果表明:施用生物有机肥改变了土体土壤细菌群落结构,提高了细菌丰富度,增加了伯克氏菌属(Burkholderia)和放线菌属(Actinomyces)等有益菌含量。454高通量测序结果表明:施用生物有机肥改变了土体土壤细菌群落结构;增加了土壤酸杆菌门(Acidobacteria)及芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)的相对丰度,降低了拟杆菌门(Bacteroidetes)的丰度;增加了土壤酸杆菌Gp4(Gp4)及芽单胞菌属的相对丰度。Pearson相关性及RDA结果也表明生物有机肥的施用增加了土壤芽单胞菌属(Gemmatimonas)及鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)的相对丰度,并增加了土壤铵态氮、总氮含量,而这些指标与香蕉枯萎病发病率之间呈负相关关系。与化肥对照相比,施用生物有机肥处理留芽季香蕉枯萎病发病率降低了40.6%,香蕉产量增加了22.4t/ha。生物有机肥的施用增加了香蕉根际土壤中可培养细菌、放线菌、芽孢杆菌数量、有拮抗能力芽孢杆菌数量及细菌真菌比,降低了可培养真菌及尖孢镰刀菌数量。施用有机肥改变了香蕉根际土壤中可培养细菌群落结构,增加了慢速生长菌(k-策略者)的比例。可培养细菌群落DGGE结果表明:施用生物有机肥改变了根际土壤细菌群落结构,提高了其丰富度和多样性。454高通量测序结果表明:施用生物有机肥改变了根际土壤细菌及真菌群落结构;增加了细菌多样性并降低了真菌多样性;增加了酸杆菌门(Acidobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)及芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)的相对丰度,降低了变形菌门(Proteobacteria)及子囊菌门(Ascomycota)的相对丰度;增加了酸杆菌Gp1(Gp1)及Gp3(Gp3)、小球腔菌属(Leptosphaeria)及拟暗球腔菌属(Phaeosphaeriopsis)的相对丰度,降低了镰刀菌属(Fusarium)的相对丰度。结论:香蕉长期单一连作逐渐打破了土壤微生物区系平衡,加剧了土传枯萎病的发生。抑病型土壤微生物区系生态网络组织性好,镰刀菌属的相对丰度低,假单胞菌、酸杆菌Gp4和木霉属等潜在生防菌的相对丰度高。无论是盆栽还是田间条件下,施用生物有机肥均能改良连作土壤微生物区系,使其向抑病型土壤区系转化,从而减轻香蕉枯萎病的发生。