历时10年，海南大学植保学院刘铜教授团队，与四川省农业科学院合作，在土壤科学领域顶级期刊、中科院一区TOP期刊Geoderma (IF=7.422）在线发表了题为“Responses of soil microbial community structure, potential ecological functions, and soil physicochemical properties to different cultivation patterns in cucumber”的论文（https://authors.elsevier.com/a/1g0dB3p6oTxl4）。该论文是热带农林生物灾害绿色防控教育部重点实验室近期取得的一系列重要成果之一。
农作物连作常常会出现土壤中营养元素失衡、病害多发重发、作物生长发育不良等连作障碍现象，不仅影响农作物产品的质量和品质，也降低了农产品的安全性。黄瓜连续栽培其产量可降低50%，因此克服连作妨碍将有利于黄瓜产业可持续发展。研究通过9年定位试验，分析了黄瓜不同栽培模式对土壤特性、黄瓜生长及对土壤微生物群落的影响，结果表明不同栽培模式对土壤理化性质和微生物群落结构有明显影响，也可以改变微生物潜在功能基因的丰度。不同栽培模式塑造了不一样的根围土壤微生物群落（图1），进而影响着根际土壤微生物。通过相关性分析，根际土中的一些细菌和真菌属（Serratia、Arachidicoccus、Trichoderma、Penicillium等）与黄瓜农艺性状显著相关，这些微生物的存在与植物生长明显相关（图2）。另外发现通过改变耕作模式可以改变与微生物相关的潜在生态功能向利于植物生长的方向演替，这可能为农田养分的循环利用和减少土壤污染提供了一种手段。因此通过调整栽培模式，可以诱导出利于植物生长的健康的根际和根围土壤环境。

图1：不同栽培模式中根围土壤微生物的共发生网络图

图2：根际土壤的优势真菌属(左)与黄瓜农艺性状的相关性(右)

在试验调查中也发现随着黄瓜栽培年限的增长，出现了由尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）引起的黄瓜枯萎病。因此课题组从土壤微生态角度着手，从健康的黄瓜根际分离与筛选出一株木霉菌，通过木霉菌处理土壤，发现其显著降低黄瓜枯萎病的发病程度，改变植物根际土壤微生物丰度，有效保持黄瓜健康生长。进一步通过3年盆栽连作试验，探究木霉介导的从发病状态转变为健康状态的关键微生物，采用合成微生物组学技术构建了黄瓜靶向木霉组，有效解决黄瓜连作障碍问题。
海南大学植物保护学院2020级植物病理学专业硕士生张漫漫和四川省农业科学院梁根云副研究员为论文共同第一作者，海南大学植物保护学院刘铜教授为第一通讯作者，四川省农业科学院刘小俊研究员为共同通讯作者，其中2019级硕士生任森和王睿讲师也参与了该项研究。该研究获得了四川省重点研发计划和海南省自然科学基金等项目的资助。