中國農(nóng)業(yè)科學(xué) 2023 56 24 4842 4853 Scientia Agricultura Sinica doi 10 3864 j issn 0578 1752 2023 24 004 收稿日期 2023 04 30 接受日期 2023 08 06 基金項(xiàng)目 山東省自然科學(xué)基金 ZR2022QC005 山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新工程 CXGC2023A46 CXGC2023A22 中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展項(xiàng)目 YDZX2022131 聯(lián)系方式 于天一 E mail tianyi 1984 楊吉順 E mail jsyang94 于天一和楊吉順為同等貢獻(xiàn)作者 通信作者吳月 E mail wuyuesw 開放科學(xué) 資源服務(wù) 標(biāo)識碼 OSID 不同類型地膜對花生生長及根際細(xì)菌群落影響的 比較分析 于天一 楊吉順 吳正鋒 張智猛 沈浦 鄭永美 李尚霞 吳菊香 孫棋棋 吳月 山東省花生研究所 山東青島 266100 摘要 目的 表征不同類型地膜對花生根際細(xì)菌群落和花生生長及產(chǎn)量的影響 探討根際細(xì)菌群落與花生生長和產(chǎn)量間的 相互關(guān)系 為進(jìn)一步提高花生產(chǎn)量提供理論依據(jù) 方法 設(shè)置 4 個處理并進(jìn)行 9 年定位試驗(yàn) 包括露天對照處理 LU 黑 膜處理 HEI 降解膜處理 JI 和普通膜處理 PU 以 2022 年開花期和成熟期花生根際土壤為研究對象 借助 Illumina MiSeq PE300 測序平臺 以 16S rRNA 基因?yàn)榘袠?biāo) 研究不同類型地膜對根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和功能 花生生長和產(chǎn)量的影響 結(jié)果 與對照相比 黑膜 降解膜和普通膜處理中花生產(chǎn)量分別提高 0 45 2 34 2 44 14 36 和 6 14 24 69 在開花期和成熟期 黑膜處理共改變了 6 種綱和屬水平的根際細(xì)菌群落相對豐度 但相關(guān)性分析結(jié)果表明這些細(xì)菌群落與花 生生長和產(chǎn)量無關(guān) 降解膜處理共改變了 6 種綱和屬水平的根際細(xì)菌群落相對豐度 其中 1 綱 Blastocatellia 細(xì)菌群落 與花生產(chǎn)量呈正相關(guān) 普通膜處理共改變了 12 種綱和屬水平根際細(xì)菌群落的相對豐度 其中 1 綱 Acidobacteriae 和 1 屬 Ellin6067 細(xì)菌群落與花生主莖高和側(cè)枝數(shù)相關(guān) 1 綱 Clostridia 和 2 屬 Pseudomonas Ellin6067 細(xì)菌群落 與花生產(chǎn)量相關(guān) 根際細(xì)菌群落的功能預(yù)測結(jié)果顯示 黑膜處理在開花期和成熟期降低了與氮代謝相關(guān)的氮呼吸和硝酸鹽呼 吸功能 降解膜處理在開花期降低了硝酸鹽還原 氮呼吸和硝酸鹽呼吸功能 在成熟期對氮代謝功能無顯著影響 普通膜處 理在開花期降低了需氧氨氧化和硝酸鹽呼吸功能 在成熟期提高了這兩種氮代謝功能 結(jié)論 黑膜對花生產(chǎn)量和根際細(xì)菌 群落影響不顯著 降解膜具備改善成熟期根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和增產(chǎn)的能力 但增產(chǎn)效果不穩(wěn)定 普通膜的增產(chǎn)和改善根際細(xì) 菌群落結(jié)構(gòu)和功能的效果優(yōu)于降解膜 關(guān)鍵詞 黑膜 降解膜 普通膜 花生 根際細(xì)菌群落 Comparative Analysis of the Effects of Different Types of Plastic Film on Peanut Growth and Rhizobacterial Community YU TianYi YANG JiShun WU ZhengFeng ZHANG ZhiMeng SHEN Pu ZHENG YongMei LI ShangXia WU JuXiang SUN QiQi WU Yue Shandong Peanut Research Institute Qingdao 266100 Shandong Abstract Objective This study was carried out to investigate the effects of different types of plastic film on peanut rhizobacterial community and peanut growth yield explore the relationships between rhizobacterial community and peanut growth yield and provide a basis for further improving peanut yield Method Four treatments were set up and conducted for 9 continuous years including control treatment LU black film treatment HEI bio degradable film treatment JI and conventional film treatment 24期 于天一等 不同類型地膜對花生生長及根際細(xì)菌群落影響的比較分析 4843 PU Taking the rhizosphere soil of peanut at the flowering stage and mature stage in 2022 as the research object Illumina MiSeq PE300 as the sequencing platform and 16S rRNA gene as the target gene effects of different types of film treatments on the structure and function of rhizobacterial community and the growth and yield of peanut were studied Result Compared with LU peanut yield was increased by 0 45 2 34 2 44 14 36 and 6 14 24 69 in HEI JI and PU treatment respectively At the flowering stage and mature stage HEI treatment totally altered the relative abundances of 6 rhizobacterial communities at the levels of class and genus while results of correlation analysis showed that there was no correlation between rhizobacterial community and peanut growth or yield JI treatment totally altered 6 rhizobacterial communities at the levels of class and genus among which 1 class Blastocatellia showed positive relationship with peanut yield PU treatment totally influenced 12 rhizobacterial communities at the levels of class and genus of these 1 class Acidobacteriae and 1 genus Ellin6067 were correlated with peanut main stem height and lateral branch number at the flowering stage 1 class Clostridia and 2 genera Pseudomonas Ellin6067 were correlated with peanut yield at the mature stage The functional prediction results of rhizobacterial community showed that HEI treatment reduced the nitrogen and nitrate respiration functions at the flowering stage and mature stage JI treatment reduced the functions of nitrate reduction nitrogen respiration and nitrate respiration at the flowering stage but had no significant effect on nitrogen metabolism at the mature stage PU treatment decreased aerobic ammonia oxidation and nitrate respiration at the flowering stage and increased these two nitrogen metabolism functions at the mature stage Conclusion Black film has no significant effect on peanut yield and rhizobacterial community Bio degradable film can improve the structure of rhizobacterial community and yield at the mature stage but its yield increasing effect is not stable Conventional film possesses better improving effects than bio degradable film in peanut yield and rhizobacterial community structure and function Key words black film bio degradable film conventional film peanut rhizobacterial community 0 引言 研究意義 據(jù)估計(jì) 全球約有2 000萬公頃農(nóng) 田通過覆蓋地膜來抑制雜草生長 減少土壤養(yǎng)分和水 分流失 增加地溫 促進(jìn)作物早熟并提高作物產(chǎn)量 1 普通地膜 普通膜 能夠顯著提高作物產(chǎn)量 但卻 將大量微塑料和塑化劑引入到環(huán)境中 2 對土壤環(huán)境 危害嚴(yán)重 3 黑色地膜 黑膜 由于其不透光的特性 能夠抑制雜草生長并減少除草劑使用 但也將大量 塑料污染物釋放到土壤中 4 生物降解地膜 降解膜 在使用過程中能夠分解為CO 2 和H 2 O 幾乎不會引 入塑料污染物 對環(huán)境友好 應(yīng)用潛力巨大 5 6 作 為生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分 根際微生物能夠?qū)Σ?同類型地膜處理作出快速響應(yīng) 因此 根際微生物 作為評價作物生長情況和土壤生態(tài)的重要指標(biāo)被廣 泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)研究領(lǐng)域 7 前人研究進(jìn)展 自20 世紀(jì)70年代以來 地膜覆蓋技術(shù)在我國作物種植中 得到了全面推廣 增產(chǎn)效果顯著 8 研究發(fā)現(xiàn) 覆膜 穴播能夠?qū)⒐茸悠骄a(chǎn)量提高11 1 出米率提高 6 1 千粒重提高5 7 降解膜0 008 mm 70 d處理 較不覆膜對照處理增產(chǎn)20 2 普通黑膜處理較不覆 膜處理增產(chǎn)10 5 9 翟勇全等 10 研究發(fā)現(xiàn) 與不覆 膜處理相比 普通地膜處理將玉米地上部分物質(zhì)累積 量 吸氮量 氮肥回收利用率和氮肥農(nóng)學(xué)效率提升 10 82 11 97 31 47 和26 20 普通膜 黑膜 和生物降解膜將花生產(chǎn)量分別提高30 11 和6 左右 4 11 12 地膜覆蓋對生態(tài)環(huán)境的另一類影響是顯 著改變了包括根際微生物在內(nèi)的土壤微生物群落結(jié) 構(gòu) 研究表明 覆膜處理不僅增加了玉米根際土壤 細(xì)菌和真菌的總OTU數(shù) 豐富度和多樣性 13 也加 劇了土壤中微生物群落的演替 影響了土壤微生物 群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性 14 此外 不同類型的地膜對土 壤微生物的影響也不盡相同 路露等 15 發(fā)現(xiàn)與普通 膜相比 木質(zhì)素生物降解膜能夠增加真菌壺菌門 Chytridomycota 的相對豐度 腐殖酸生物降解膜 能夠增加真菌子囊菌門 Ascomycota 和細(xì)菌疣微菌 門 Verrucomicrobiota 擬桿菌門 Bacteroidota 的相對豐度 然而 關(guān)于地膜或不同類型的地膜對 花生根際微生物群落影響的研究較少 少量的相關(guān) 研究也局限于單一種類地膜對部分可培養(yǎng)微生物數(shù) 量及土壤活性的影響 例如 普通膜能夠增加土壤 細(xì)菌和放線菌數(shù)量 降低真菌數(shù)量 提高土壤呼吸 速率 利于土壤養(yǎng)分分解 16 降解膜具備提高土壤 酶活性和微生物活動的能力 17 本研究切入點(diǎn) 不同類型地膜對花生的增產(chǎn)效果不同 但關(guān)于不同 類型地膜對花生根際細(xì)菌群落影響的比較研究較為 匱乏 擬解決的關(guān)鍵問題 通過測定花生根際土 壤中16S rRNA基因 比較分析黑膜 普通膜和降解 膜對花生根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和功能以及花生生長和 產(chǎn)量的影響 4844 中 國 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 56卷 1 材料與方法 1 1 試驗(yàn)材料 試驗(yàn)地位于山東省花生研究所萊西試驗(yàn)站 120 51 E 36 82 N 土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì) 有機(jī) 質(zhì)10 58 g kg 1 全氮0 56 g kg 1 全磷0 45 mg g 1 速效磷23 33 mg kg 1 速效鉀45 92 mg kg 1 交換 鈣2 15 g kg 1 含水量14 05 pH 6 48 黑膜為 黑色聚乙烯薄膜 普通膜為無色聚乙烯薄膜 生物 降解膜為無色纖維素生物降解薄膜 花生品種為花 育22 1 2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 設(shè)置4個處理 無地膜覆蓋的露天對照處理 LU 黑膜覆蓋處理 HEI 普通膜覆蓋處理 PU 生物降解膜覆蓋處理 JI 每個處理的氮磷鉀肥施 用量相同 氮肥 尿素 120 kg hm 2 磷肥 鈣鎂磷 肥 90 kg hm 2 鉀肥 KCl 120 kg hm 2 每個處理 包含3個隨機(jī)分布的小區(qū) 每個小區(qū)種植7壟 壟寬 0 85 m 長度15 m 一壟雙行 一穴兩株 行距和株 距均為0 20 m 人工播種覆膜 采用常規(guī)方法管理 自2014年起 按照上述4個處理進(jìn)行花生連作定位 試驗(yàn) 1 3 樣品采集 在開花期 2022年7月7日 和成熟期 2022 年9月20日 每個小區(qū)采用對角線三點(diǎn)采樣法隨 機(jī)采集三壟六穴12株植株 測定開花期植株的主莖 高 側(cè)枝長和側(cè)枝數(shù)及成熟期植株的主莖高 地上干 重 果針數(shù)和果干重 將緊密附著在花生根部的土壤 2 mm 作為根際土進(jìn)行采集 將每個小區(qū)12株 花生的根際土混合均勻作為一個處理的一個重復(fù)土 樣 每處理包括3個重復(fù)土樣 土壤樣品保存于 80 冰箱 用于測定根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和組成 于2020 2022年成熟期 9月20日 測定花生產(chǎn)量 在每 個小區(qū)的一個中間壟上量取5 m的壟長 收獲該范圍 內(nèi)的所有花生果實(shí) 自然晾干后測定果實(shí)干重 每處 理獲得3個重復(fù)數(shù)據(jù) 取平均值后折算每公頃的平均 產(chǎn)量 1 4 土壤 DNA 提取和 16S rRNA 基因的高通量測序 使用美國MP Biomedical公司的FastDNA Spin Kit for Soil試劑盒提取0 5 g花生根際土壤樣品的總 DNA 使用微型分光光度計(jì) Thermo Fisher ND 2000 Thermo Fisher Scientific USA 測定DNA的純度和 濃度 以提取的DNA樣本為模板 以341 F 5 CCT AYG GGR BGC ASC AG 3 和806 R 5 GGA CTA CNN GGG TAT CTA AT 3 為引物 對根際細(xì)菌 16S rRNA基因的V3 V4區(qū)進(jìn)行PCR擴(kuò)增 擴(kuò)增 程序 95 5 min 95 30 s 50 30 s 72 1 min 35個循環(huán) 72 10 min PCR產(chǎn)物在濃 度為1 的瓊脂糖凝膠上進(jìn)行電泳檢測 使用DNA 片段回收試劑盒 北京天根生化科技有限公司 回收PCR產(chǎn)物中的DNA片段 將片段送至北京 諾禾致源生物信息技術(shù)有限公司進(jìn)行測序 測序 平臺為Illumina MiSeq PE300 Illumina San Diego CA USA 原始序列上傳至NCBI SRA數(shù)據(jù)庫 SRP434763 1 5 數(shù)據(jù)處理與分析 數(shù)據(jù)分析流程參考CHEN等 18 描述的方法 采用 QIME v1 9 1 對下機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量過濾 合并及去 除嵌合體操作 19 采用UPARSE v7 1 對物種分類 的OTU Operational Taxonomic Units 進(jìn)行聚類 核 苷酸相似性設(shè)置為97 20 比對Silva數(shù)據(jù)庫 http www arb silva de 得到每個OTU對應(yīng)的物 種信息 采用QIME v1 9 1 分析根際細(xì)菌的OTU 數(shù) Shannon指數(shù)和Chao1值 采用Bray Curtis算法 對根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的主坐標(biāo)進(jìn)行分析 基于OTU 通過SPSS軟件的單因素ANOVA和Duncan法 P 0 05 分析不同處理間花生生長參數(shù)和產(chǎn)量的差異顯 著性以及根際細(xì)菌群落的多樣性 豐富度和相對豐度 的差異顯著性 采用SPSS軟件的線性回歸分析OTU 數(shù)與花生生長參數(shù)及產(chǎn)量間的關(guān)系 計(jì)算Spearman s 相關(guān)性系數(shù)以檢測綱和屬水平根際細(xì)菌群落與花生生 長參數(shù)及產(chǎn)量的相關(guān)性 2 結(jié)果 2 1 花生生長和產(chǎn)量 不同類型地膜處理對花生生長及產(chǎn)量的影響見圖 1 對于花生生長來講 圖1 A G 與露天對照 LU 相比 黑膜處理 HEI 影響了花生的開花期側(cè)枝長 和成熟期主莖高 降解膜處理 JI 顯著改變了成熟 期主莖高和地上干重 普通膜處理 PU 影響了開花 期側(cè)枝數(shù) 主莖高 成熟期主莖高 地上干重 果針 數(shù) 果干重共6種生長參數(shù) 該結(jié)果說明普通膜對花 生生長影響最大 黑膜和降解膜次之 3年產(chǎn)量結(jié)果 顯示 圖1 H HEI處理對花生產(chǎn)量影響不顯著 PU處理使花生產(chǎn)量顯著提高6 14 24 69 JI處理 在2020年和2022年分別使花生產(chǎn)量顯著提高14 36 24期 于天一等 不同類型地膜對花生生長及根際細(xì)菌群落影響的比較分析 4845 10 20 30 40 50 LU HEI PU JI 開花期 主莖高 Mai n s hoo t h e i ght cm a a a b 0 10 20 30 40 50 LU HEI PU JI a ab bc c 0 2 4 6 8 10 12 14 LU HEI PU JI a ab ab b 50 52 54 56 58 60 62 64 66 LU HEI PU JI a b b b 0 5 10 15 20 25 30 35 40 LU HEI PU JI a ab b b 10 20 30 40 50 60 70 80 LU HEI PU JI a ab ab b 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 LU HEI PU JI 成熟期 果干重 Frui t d r y weig ht g a ab b b 1000 2000 3000 4000 5000 6000 2022 2021 2020 LU HEI PU JI a a b b ab b b a b c c A B H C DE F G 0 0 0 開花期 側(cè)枝長 La ter a l b r an ch le ng th cm 開花期 側(cè)枝數(shù) Lateral branch number 成熟期 主莖高 Main sh oot heig ht cm 成熟期 地上干重 Sho ot dry wei ght g 成熟期 果針數(shù) Fru it need le nu mber 公頃產(chǎn)量 Yi el d kg hm 2 圖 1 不同類型地膜處理對花生生長及產(chǎn)量的影響 Fig 1 Effects of different kinds of plastic film treatments on peanut growth and yield 和5 55 在2021年對花生產(chǎn)量影響不顯著 說明不 同類型地膜對花生產(chǎn)量影響存在差異 普通膜的增產(chǎn) 效果優(yōu)于降解膜 降解膜優(yōu)于黑膜 2 2 花生根際細(xì)菌群落測序及多樣性分析 各處理樣本根際細(xì)菌群落共檢測出75門 151綱 345目 483科 796屬和489種 獲得有效序列550 775 條 其中開花期273 994條 成熟期276 781條 開花 期PU處理有效序列最高 為71 518條 成熟期JI處 理有效序列最高 為70 569條 圖2 A 所有樣本 的OTU總數(shù)為28 895 與LU相比 HEI處理對開花 期和成熟期根際細(xì)菌群落OTU數(shù)影響不顯著 PU處 理中開花期根際細(xì)菌群落OTU數(shù)降低22 29 成熟 期根際細(xì)菌群落OTU數(shù)提高12 52 JI處理中開花 期根際細(xì)菌群落OTU未受到顯著影響 成熟期根際 細(xì)菌群落OTU數(shù)提高14 99 圖2 B 開花期和成熟期不同類型地膜處理下花生根際 細(xì)菌群落的 多樣性指數(shù)見圖2 C 與LU相比 HEI處理的Shannon指數(shù)在開花期和成熟期未受到 顯著影響 說明黑膜處理不影響開花期和成熟期根 際細(xì)菌群落多樣性 PU處理中開花期的Shannon指 數(shù)顯著降低5 86 成熟期的Shannon指數(shù)顯著提 高2 96 說明普通膜處理顯著影響了開花期和成 熟期根際細(xì)菌群落多樣性 JI處理中開花期的 Shannon指數(shù)未受到顯著影響 成熟期的Shannon 指數(shù)提高3 91 說明降解膜處理僅影響了成熟期 根際細(xì)菌群落多樣性 開花期和成熟期不同類型地膜處理下花生根際細(xì) 菌群落的豐富度指數(shù)見圖2 D 在開花期 HEI PU 和JI處理的Chao1值與LU處理相似 說明地膜處理 對開花期根際細(xì)菌群落的豐富度無顯著影響 在成熟 期 與LU相比 PU處理中Chao1值提高33 10 但HEI和JI處理的Chao1值未受到顯著影響 說明只 有普通膜處理能夠顯著提高成熟期根際細(xì)菌群落的豐 富度 黑膜和降解膜處理不具備此種能力 4846 中 國 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 56卷 a ab ab abc abc bcd cd d 4500 3500 OUT 數(shù) OT U nu mb er 2500 PUHEI JI JIPUHEILULU a ab ab ab ab b b b 8000 4000 PUHEI JI JIPUHEILULU 6000 10 0 9 5 9 0 a ab ab abc abc bc c d PUHEI JI JIPUHEILULU PUHEI JI JIPUHEILULU 60000 65000 70000 a ab abc abc abc bc bc c 75000 B D 開花期 Flowering stage成熟期 Mature stage開花期 Flowering stage成熟期 Mature stage Chao1 值 Cha o 1 va lue 有效序列 Effe ctive ta gs A C Shanno n 指數(shù) Sh an non in dex 圖 2 開花期和成熟期花生根際土壤樣本有效序列 A OTU 數(shù) B Shannon 指數(shù) C 和 Chao1 值 D Fig 2 Effective tags A OTU number B Shannon index C and Chao1 value D of peanut rhizosphere soil samples at the flowering stage and mature stage 開花期和成熟期根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的PCoA分析 結(jié)果見圖3 第一主坐標(biāo)和第二主坐標(biāo)的方差貢獻(xiàn)率 分別為34 07 和11 85 累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為45 92 在開花期 PU與LU處理在第一軸上很好地分開 在成熟期 PU和JI處理與LU和HEI處理在第二 軸上很好地分開 該結(jié)果說明與露天對照相比 黑 膜處理對開花期和成熟期花生根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)無 顯著影響 普通膜處理影響了開花期和成熟期根際 細(xì)菌群落結(jié)構(gòu) 降解膜處理影響了成熟期根際細(xì)菌 群落結(jié)構(gòu) 2 3 花生根際細(xì)菌群落組成 在所有處理中 綱水平的優(yōu)勢菌群 top16 任何 一個處理的相對豐度 1 即可 相對豐度之和達(dá)到 73 76 主要為Gammaproteobacteria 16 29 Alphaproteobacteria 12 63 Bacteroidia 7 07 和Acidobacteriae 4 65 圖4 A 與LU相比 HEI處理中開花期和成熟期Clostridia的相對豐度分別 提高30 29 和95 成熟期Blastocatellia的相對豐度 降低35 37 PU處理中開花期Clostridia p unidentified Bacteria c Acidobacteriae和Bacilli的相 對豐度分別提高102 49 85 12 和68 12 成熟期 Clostridia的相對豐度提高225 JI處理中開花期 Clostridia的相對豐度降低58 92 成熟期Clostridia 的相對豐度提高205 據(jù)此可知 黑膜 普通膜和 降解膜處理顯著改變了3 4和2綱水平根際細(xì)菌群落 的相對豐度 在所有處理中 屬水平的優(yōu)勢菌群 top13 任何 一個處理的相對豐度 1 即可 相對豐度之和為 21 9 其中Sphingomonas相對豐度最高 5 91 其次為RB41 2 67 和Gemmatimonas 2 20 圖 4 B 與LU相比 HEI處理中開花期Haliangium 的相對豐度降低34 04 成熟期MND1和Ellin6067 的相對豐度分別提高41 24 和22 45 PU處理中開 花期Sphingomonas Paraburkholderia和Bacillus的相 對豐度分別提高67 42 100 和75 31 Pseudomonas的相對豐度降低93 42 在成熟期 MND1和Ellin6067的相對豐度分別提高26 80 和 34 69 Pseudomonas和Bryobacter的相對豐度分別 降低75 93 和13 77 JI處理中開花期Bacteroides 的相對豐度降低80 41 Ellin6067的相對豐度提高 81 48 成熟期Pseudomonas的相對豐度降低 68 46 MND1的相對豐度提高36 08 因此 黑膜 普通膜和降解膜處理顯著改變了3 8和4屬水平根際 細(xì)菌群落的相對豐度 24期 于天一等 不同類型地膜對花生生長及根際細(xì)菌群落影響的比較分析 4847 LU HEI PU JI LU HEI PU JI 成熟期 Mature stage 開花期 Flowering stage 0 2 0 1 0 0 1 0 2 0 1 0 0 1 0 2 0 3 PC2 1 1 85 PC1 34 07 圖 3 開花期和成熟期不同類型地膜處理的根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu) PCoA 分析 Fig 3 Rhizobacterial community structure of different kinds of plastic film treatments assessed by principal coordinate analysis at the flowering stage and mature stage 屬水平物種相對豐度 Relati ve abun dance at gen u s l e vel 綱水平物種相對豐度 Relativ e ab und ance at class level 圖 4 開花期和成熟期根際細(xì)菌群落在綱和屬水平的相對豐度 1 Fig 4 Relative abundance 1 of rhizobacterial community at class and genus levels at the flowering stage and mature stage 2 4 花生根際細(xì)菌群落與花生生長及產(chǎn)量的相關(guān)性 相關(guān)性分析結(jié)果表明 HEI處理的根際細(xì)菌群落 OTU數(shù)與花生生長和產(chǎn)量無關(guān) JI和PU處理的OTU 數(shù)與開花期側(cè)枝長和成熟期產(chǎn)量顯著相關(guān) 表1 進(jìn)一步 Spearman s相關(guān)性分析結(jié)果表明 在開花期 PU處理中相對豐度被顯著提高的p unidentified Bacteria c Acidobacteriae 綱水平 與被降低的花生 主莖高 MS 呈負(fù)相關(guān) JI和HEI處理的綱水平根 4848 中 國 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 56卷 際細(xì)菌群落與花生生長參數(shù)無關(guān) 圖5 A 對于開 花期屬水平的根際細(xì)菌群落來講 圖5 B HEI處 理的屬水平根際細(xì)菌群落與花生生長參數(shù)無關(guān) 在PU 處理中 相對豐度被降低的Pseudomonas與被降低的 花生主莖高和側(cè)枝長 LBL 顯著相關(guān) 在JI處理中 相對豐度被顯著提高的Ellin6067與花生側(cè)枝長呈負(fù) 相關(guān) 但該處理的花生側(cè)枝長并沒有受到顯著影響 說明該菌群對花生側(cè)枝長影響較小 上述結(jié)果表明 在開花期 普通膜處理影響的1綱 p unidentified Bacteria c Acidobacteriae 和1屬 Pseudomonas 根 際細(xì)菌群落與花生主莖高和側(cè)枝數(shù)相關(guān) 降解膜和黑 膜處理影響的綱和屬水平根際細(xì)菌群落與花生生長無 顯著相關(guān)性 對于成熟期綱水平根際細(xì)菌群落來講 圖5 A HEI處理中綱水平的根際細(xì)菌群落與花生產(chǎn)量 YD 無關(guān) 在PU處理中 相對豐度被顯著提高的Clostridia LU MS Gammaproteobacteria Bacteroidia Alphaproteobacteria Clostridia Acidobacteriae unidentified Actinobacteria p unidentified Bacteria c Acidobacteriae Blastocatellia Verrucomicrobiae p unidentified Bacteria c Alphaproteobacteria unidentified Gemmatimonadetes Nitrospira unidentified Bacteria Polyangia Bacilli Thermoleophilia MS LBL HEI MS LB L PU JI MS LBL YD LU YD HEI 開花期 Flowering stage YD PU YD JI LU MS LBL Sphingomonas RB41 Pseudomonas Bacteroides Gemmatimonas Candidatus Solibacter Paraburkholderia Lachnospiraceae NK4A136 Bacillus MND1 Bryobacter Ellin6067 Haliangium MS LBL HEI LBL MS PU LBL MS JI YD LU YD HEI YD PU YD JI A B LB L 成熟期 Mature stage 開花期 Flowering stage 成熟期 Mature stage 0 5 1 0 0 0 5 1 0 MS 主莖高M(jìn)ain shoot height LBL 側(cè)枝長Lateral branch length YD 產(chǎn)量Yield 圖 5 開花期和成熟期綱 A 和屬 B 水平根際細(xì)菌群落與花生生長 產(chǎn)量的 Spearman s 相關(guān)性分析 Fig 5 Spearman s correlation analysis between rhizobacterial community at class A genus B levels and peanut growth yield at the flowering stage and mature stage 24期 于天一等 不同類型地膜對花生生長及根際細(xì)菌群落影響的比較分析 4849 表 1 花生根際細(xì)菌群落 OTU 數(shù)與花生生長 產(chǎn)量的相關(guān)性 Table 1 Correlation coefficients between OTU number of rhizobacterial community and peanut growth yield 時期Stage 指標(biāo)Index LU HEI LU PU LU JI OTU 主莖高M(jìn)ain shoot height 0 269 0 035 0 060 OTU 側(cè)枝數(shù)Lateral branch number 0 107 0 328 0 320 開花期Flowering stage OTU 側(cè)枝長Lateral branch length 0 119 0 0 005 OTU 主莖高M(jìn)ain shoot height 0 807 0 587 0 899 OTU 地上干重Shoot dry weight 0 573 0 541 0 605 OTU 果針數(shù)Fruit needle number 0 384 0 487 0 713 OTU果干重Fruit dry weight 0 341 0 028 0 042 成熟期Mature stage OTU 產(chǎn)量Yield 0 074 0 041 0 044 P 0 05 P 0 01 與花生產(chǎn)量呈正相關(guān) 在JI處理中 相對豐度被降低 的Blastocatellia與花生產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān) 對于成熟期屬 水平的根際細(xì)菌群落來講 圖5 B 在PU處理中 相對豐度分別被降低或提高的Pseudomonas Ellin6067 與花生產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān) JI和HEI處理中屬水平根際細(xì) 菌群落與花生產(chǎn)量無關(guān) 該結(jié)果說明 在成熟期 黑 膜處理的花生產(chǎn)量與根際細(xì)菌群落無關(guān) 普通膜處理 的花生產(chǎn)量與1綱 Clostridia 根際細(xì)菌群落呈正相 關(guān) 與2屬 Pseudomonas Ellin6067 根際細(xì)菌群落呈 負(fù)相關(guān) 降解膜處理的花生產(chǎn)量與1綱 Blastocatellia 根際細(xì)菌群落呈正相關(guān) 2 5 根際細(xì)菌群落功能預(yù)測 開花期和成熟期花生根際細(xì)菌群落功能預(yù)測 結(jié)果顯示 與LU相比 HEI PU和JI處理分別影 響了10 12和8種代謝功能 PU處理對根際細(xì)菌 群落的代謝影響最大 HEI和JI處理次之 這些受 到影響的功能主要為需氧異養(yǎng) 發(fā)酵芳香化合物降 解和氮代謝相關(guān)功能 對于氮代謝相關(guān)功能來講 HEI處理在開花期和成熟期持續(xù)降低了氮呼吸和硝 酸鹽呼吸功能 PU處理在開花期降低了需氧氨氧化 和硝酸鹽呼吸功能 在成熟期提高了這兩種代謝功 能 JI處理在開花期降低了硝酸鹽還原 氮呼吸和 硝酸鹽呼吸功能 在成熟期對氮代謝功能無顯著影 響 表2 3 討論 3 1 不同類型地膜對根際微生物群落的影響 地膜處理具備顯著改變作物根際微生物群落 組成的能力 LI等 21 研究發(fā)現(xiàn) 普通膜能夠招募 利于玉米生長的微生物類群 包括目水平的細(xì)菌 SBR1013和S085以及科水平的真菌Aspergillaceae Laslosphaeriaceae和Hypocreaceae XUE等 22 研究表 明 降解膜能夠富集與塑料降解相關(guān)的Pedomicrobium 和Comamonas以及與土壤氮代謝相關(guān)的Nitrobacter 和Nitrospira 劉岳飛等 23 研究發(fā)現(xiàn) 黑膜有助于形成 以Lysobacter 屬 和Bacillus 屬 為優(yōu)勢菌群的土 壤環(huán)境 相似地 本研究發(fā)現(xiàn)普通膜處理顯著改變了 花生根際細(xì)菌的群落組成 影響了開花期綱水平 Clostridia p u