中国农业科学 ›› 2023, Vol. 56 ›› Issue (24): 4842-4853.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.24.004
于天一(), 杨吉顺(
), 吴正锋, 张智猛, 沈浦, 郑永美, 李尚霞, 吴菊香, 孙棋棋, 吴月(
)
收稿日期:
2023-04-30
接受日期:
2023-08-06
出版日期:
2023-12-16
发布日期:
2023-12-21
通信作者:
联系方式:
于天一,E-mail:tianyi_1984@126.com。杨吉顺,E-mail:jsyang94@126.com。于天一和杨吉顺为同等贡献作者。
基金资助:
YU TianYi(), YANG JiShun(
), WU ZhengFeng, ZHANG ZhiMeng, SHEN Pu, ZHENG YongMei, LI ShangXia, WU JuXiang, SUN QiQi, WU Yue(
)
Received:
2023-04-30
Accepted:
2023-08-06
Published:
2023-12-16
Online:
2023-12-21
摘要:
【目的】表征不同类型地膜对花生根际细菌群落和花生生长及产量的影响,探讨根际细菌群落与花生生长和产量间的相互关系,为进一步提高花生产量提供理论依据。【方法】设置4个处理并进行9年定位试验,包括露天对照处理(LU)、黑膜处理(HEI)、降解膜处理(JI)和普通膜处理(PU)。以2022年开花期和成熟期花生根际土壤为研究对象,借助Illumina MiSeq PE300 测序平台,以16S rRNA基因为靶标,研究不同类型地膜对根际细菌群落结构和功能、花生生长和产量的影响。【结果】与对照相比,黑膜、降解膜和普通膜处理中花生产量分别提高-0.45%—2.34%、2.44%—14.36%和6.14%—24.69%。在开花期和成熟期,黑膜处理共改变了6种纲和属水平的根际细菌群落相对丰度,但相关性分析结果表明这些细菌群落与花生生长和产量无关;降解膜处理共改变了6种纲和属水平的根际细菌群落相对丰度,其中1纲(Blastocatellia)细菌群落与花生产量呈正相关;普通膜处理共改变了12种纲和属水平根际细菌群落的相对丰度,其中1纲(Acidobacteriae)和1属(Ellin6067)细菌群落与花生主茎高和侧枝数相关,1纲(Clostridia)和2属(Pseudomonas、Ellin6067)细菌群落与花生产量相关。根际细菌群落的功能预测结果显示,黑膜处理在开花期和成熟期降低了与氮代谢相关的氮呼吸和硝酸盐呼吸功能;降解膜处理在开花期降低了硝酸盐还原、氮呼吸和硝酸盐呼吸功能,在成熟期对氮代谢功能无显著影响;普通膜处理在开花期降低了需氧氨氧化和硝酸盐呼吸功能,在成熟期提高了这两种氮代谢功能。【结论】黑膜对花生产量和根际细菌群落影响不显著;降解膜具备改善成熟期根际细菌群落结构和增产的能力,但增产效果不稳定;普通膜的增产和改善根际细菌群落结构和功能的效果优于降解膜。
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表1
花生根际细菌群落OTU数与花生生长/产量的相关性"
时期Stage | 指标Index | LU-HEI | LU-PU | LU-JI |
---|---|---|---|---|
开花期Flowering stage | OTU-主茎高Main shoot height | 0.269 | 0.035* | 0.060 |
OTU-侧枝数Lateral branch number | 0.107 | 0.328 | 0.320 | |
OTU-侧枝长Lateral branch length | 0.119 | 0** | 0.005** | |
成熟期Mature stage | OTU-主茎高Main shoot height | 0.807 | 0.587 | 0.899 |
OTU-地上干重Shoot dry weight | 0.573 | 0.541 | 0.605 | |
OTU-果针数Fruit needle number | 0.384 | 0.487 | 0.713 | |
OTU果干重Fruit dry weight | 0.341 | 0.028* | 0.042* | |
OTU-产量Yield | 0.074 | 0.041* | 0.044* |
表2
开花期和成熟期根际细菌群落的功能预测(相对丰度>0.2%)"
功能 Function | 开花期Flowering stage | 成熟期Mature stage | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
LU | HEI | PU | JI | LU | HEI | PU | JI | |
化能异养 Chemoheterotrophy | 13.96±0.23a | 14.03±0.23a | 14.53±0.03a | 12.26±0.10b | 11.81±0.52a | 12.06±0.27a | 11.44±0.53ab | 10.26±0.12b |
需氧异养 Aerobic chemoheterotrophy | 9.65±0.37bc | 9.44±0.26c | 11.48±0.49a | 10.63±0.02ab | 10.96±0.63a | 11.13±0.42a | 9.37±0.31b | 9.31±0.33b |
发酵 Fermentation | 0.45±0.02c | 4.11±0.53a | 3.56±0.08a | 1.36±0.12b | 0.58±0.03b | 0.56±0.04b | 1.21±0.05a | 0.49±0.03b |
尿素分解 Ureolysis | 0.78±0.02a | 0.71±0.07a | 0.55±0.02b | 0.67±0.05ab | 0.52±0.03a | 0.52±0.07a | 0.63±0.05a | 0.57±0.04a |
硝酸盐还原 Nitrate reduction | 0.72±0.08a | 0.74±0.06a | 0.64±0.01ab | 0.55±0.03b | 0.95±0.04a | 0.75±0.05b | 0.99±0.05a | 1.01±0.09a |
需氧氨氧化 Aerobic ammonia oxidation | 0.72±0.01a | 0.42±0.06b | 0.38±0.08b | 0.63±0.05a | 0.14±0.02b | 0.16±0.02b | 0.41±0.0004a | 0.17±0.03b |
硝化作用 Nitrification | 0.72±0.01a | 0.51±0.03bc | 0.38±0.08c | 0.63±0.05ab | 0.15±0.02a | 0.18±0.03a | 0.29±0.08a | 0.17±0.03a |
氮呼吸 Nitrogen respiration | 0.38±0.02a | 0.28±0.04b | 0.25±0.01b | 0.25±0.01b | 0.28±0.02a | 0.16±0.03b | 0.33±0.02a | 0.28±0.01a |
硝酸盐呼吸 Nitrate respiration | 0.38±0.02a | 0.28±0.04b | 0.28±0.02b | 0.25±0.01b | 0.28±0.02b | 0.12±0.01c | 0.33±0.02a | 0.28±0.01b |
芳香化合物降解 Aromatic compound degradation | 0.26±0.01b | 0.39±0.01a | 0.20±0.02c | 0.31±0.03b | 0.55±0.02a | 0.34±0.04c | 0.59±0.01a | 0.43±0.01b |
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