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根际微生物生态与土壤健康

17、土壤科学与环境健康 > 专题2：土壤微生物特征与生态环境效应

土壤微生物在有机质积累与周转、养分固定与转化、土壤结构改良，污染物分解与转化以及土传病害传播与控制等方面发挥着重要作用。在健康的土壤微生物生态系统中，土壤病原菌很难对作物造成危害。然而，在经济作物种植区，由于化肥农药等化学品的长期过量投入和经济作物的单一连作，导致土壤微生物生态失衡，土传病害频发。土传病害被称为经济作物的“癌症”，一旦发病，很难防控。然而在土传病害爆发严重的田块中往往也存在少量的健康植株，我们称之为“斑块化现象”。根际是土壤微生物调控地上部实现其功能的“门户枢纽”，也是土壤病原菌入侵作物根系的必经之路。根际菌群非常丰富，并且形成了复杂的互作关系。因此，我们猜想斑块化的形成可能是根际菌群与土壤病原菌的互作的结果。如果这一假说成立，那么对根际这一土壤微域进行调控，可能会对土传病害的防控起到四两拨千斤的作用。为此，我们以土传病原青枯菌为模式研究对象，从田间斑块化现象着手，首先发现苗期根际土壤菌群特征决定着作物未来的健康，明确了田间根际土壤菌群管理的重要性；其次，阐明了菌群竞争互作及竞争互作网络结构决定着群落入侵抵抗力，为根际菌群互作调控指明了方向，即增加竞争互作。最后，基于生态位竞争和进化权衡理论，提出根际施用有益菌增强土壤菌群竞争互作，施用噬菌体削弱土壤病原菌竞争能力的根际菌群定向调控策略，为提升土壤健康水平提供了科学依据。