





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。
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. 不同类型地膜对花生生长及根际细菌群落影响的比较分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(24): 4842-4853.
YU TianYi, YANG JiShun, WU ZhengFeng, ZHANG ZhiMeng, SHEN Pu, ZHENG YongMei, LI ShangXia, WU JuXiang, SUN QiQi, WU Yue. Comparative Analysis of the Effects of Different Types of Plastic Film on Peanut Growth and Rhizobacterial Community[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2023, 56(24): 4842-4853.
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 |
| [1] |
doi: 10.1007/s10333-017-0585-z |
| [2] |
doi: 10.1016/j.envpol.2012.06.017 pmid: 22813629 |
| [3] |
pmid: 17258270 |
| [4] |
郝四平. 覆盖黑色地膜对花生生长发育及产量的效应研究[D]. 郑州: 河南农业大学, 2004.
|
|
|
|
| [5] |
doi: 10.1016/j.jhazmat.2019.121711 |
| [6] |
doi: 10.1016/j.envpol.2018.02.088 |
| [7] |
doi: 10.1007/s00374-015-1021-4 |
| [8] |
张俊丽, 索龙, 景鹏娟, 焦雪丽. 生物降解地膜的增温保墒及增产效应研究进展. 农业与技术, 2021, 41(15): 113-115.
|
|
|
|
| [9] |
门洪文, 黄庆银, 陆广梅, 吕振永, 宋波, 张建兴, 侯兆武, 魏训培, 王磊善, 朱利. 不同地膜覆盖对谷子产量及田间杂草防效影响. 农业科技通讯, 2022(3): 117-120.
|
|
|
|
| [10] |
翟勇全, 魏雪, 付江鹏, 马琨, 贾彪. 全生物降解膜覆盖对玉米生长、产量及氮素利用的影响. 植物营养与肥料学报, 2022, 28(11): 2041-2051.
|
|
|
|
| [11] |
王晓光, 孔雪梅, 蒋春姬, 赵新华, 邢静, 赵凯能, 党现什, 于海秋, 潘德成. 不同材质地膜覆盖对花生产量品质的影响及防风蚀效果研究. 干旱地区农业研究, 2017, 35(2): 57-61.
|
|
|
|
| [12] |
杨吉顺, 李尚霞, 李飞, 梁秀通. 可降解地膜对花生生长发育及产量的影响. 现代农业科技, 2021(18): 13-14.
|
|
|
|
| [13] |
李佳奇, 史建国, 陈启航, 常风云, 段义忠, 柴乖强, 贾磊, 陈涛. 陕北风沙草滩区覆膜对玉米根际土壤微生物群落的影响. 作物杂志,
|
|
|
|
| [14] |
doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.138682 |
| [15] |
路露, 韩荧, 刘梓桐, 钱晶晶, 闫妍, 孙玉军. 两种新型生物降解地膜对番茄生长及土壤微生物、酶活性的影响. 山东农业科学, 2023, 55(5): 101-106.
|
|
|
|
| [16] |
林英杰, 李向东, 周录英, 李宝龙, 赵华建, 高芳, 张佳蕾. 花生不同种植方式对田间土壤微环境和产量的影响. 水土保持学报, 2010, 24(3): 131-135.
|
|
|
|
| [17] |
孙涛. 有色和生物降解地膜覆盖对花生产量形成与土壤微环境的影响[D]. 泰安: 山东农业大学, 2015.
|
|
|
|
| [18] |
doi: 10.1111/mbt2.v14.2 |
| [19] |
doi: 10.1038/nmeth.f.303 pmid: 20383131 |
| [20] |
doi: 10.1038/nmeth.2604 pmid: 23955772 |
| [21] |
doi: 10.1007/s11104-021-05060-2 |
| [22] |
doi: 10.1007/s00203-022-02799-9 pmid: 35217920 |
| [23] |
刘岳飞, 吴人敏, 张传进, 姚华开, 杨尚东. 地膜对植椒土壤生物学特性和细菌多样性的影响. 土壤学报, 2019, 56(4): 986-993.
|
|
|
|
| [24] |
doi: 10.1016/j.apsoil.2021.104038 |
| [25] |
doi: 10.1016/j.chemosphere.2023.139044 |
| [26] |
doi: 10.1186/s40538-022-00284-5 |
| [27] |
doi: 10.1007/s11270-018-3916-9 |
| [28] |
doi: 10.1007/s00374-021-01598-6 |
| [29] |
doi: 10.1016/j.envint.2020.105766 |
| [30] |
doi: 10.1146/annurev-micro-090817-062524 pmid: 31091418 |
| [31] |
doi: 10.1007/s11056-010-9217-9 |
| [32] |
doi: 10.1038/nrmicro.2018.9 pmid: 29398704 |
| [33] |
doi: 10.1080/00380768.2014.909709 |
| [34] |
doi: 10.1111/jfds.2018.83.issue-5 |
| [35] |
doi: 10.3390/molecules27020372 |
| [36] |
doi: 10.1371/journal.pone.0230157 |
| [37] |
doi: 10.3389/fmicb.2018.00819 pmid: 29755440 |
| [1] | 李鑫瑜, 侯名语, 崔顺立, 刘盈茹, 李秀坤, 刘立峰. 红色和黑色花生籽仁黄酮含量近红外模型的构建[J]. 中国农业科学, 2025, 58(7): 1284-1295. |
| [2] | 杨永庆, 胡朋举, 宋亚辉, 金欣欣, 苏俏, 王瑾. 超高油花生种质SW9721-3品质性状的QTL定位[J]. 中国农业科学, 2025, 58(4): 635-646. |
| [3] | 赵亚, 张文, 王督, 张良晓, 张奇, 韩琴, 王伟, 李培武. ARC微生物菌剂缓解黑暗胁迫下花生根瘤功能衰退的效应[J]. 中国农业科学, 2025, 58(22): 4617-4627. |
| [4] | 李琼玮, 毕言亮, 闫宁, 邹晓霞, 司彤. 氧化石墨烯提高花生种子萌发率和幼苗耐盐性的生理机制[J]. 中国农业科学, 2025, 58(15): 2993-3006. |
| [5] | 梁娜, 汪江涛, 王颖超, 郑宾, 王笑笑, 刘娟, 刘领, 付国占, 焦念元. 同垄种植对玉米||花生土壤有效磷分布特征和作物磷吸收利用的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(13): 2564-2577. |
| [6] | 王世纪, 李玥颖, 陈琛, 姜桂英, 刘超麟, 朱长伟, 杨锦, 王梦茹, 介晓磊, 刘芳, 刘世亮. 豫北潮土区豆麦轮作周年氨挥发及作物产量变化特征[J]. 中国农业科学, 2025, 58(13): 2614-2629. |
| [7] | 崔梦杰, 孙子淇, 齐飞艳, 刘华, 徐静, 杜培, 黄冰艳, 董文召, 韩锁义, 张新友. 322份花生种质资源黄曲霉侵染抗性的评价[J]. 中国农业科学, 2025, 58(12): 2303-2315. |
| [8] | 杨启睿, 李岚涛, 张潇, 张倩, 张银杰, 张铎, 王宜伦. 施钾对夏花生产量、品质及光温生理特性的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(7): 1335-1349. |
| [9] | 田青兰, 周俊妞, 吴艳艳, 刘洁云, 黄伟华, 张英俊, 谢文连, 韦广谭, 牟海飞. 西番莲花芽分化过程观察及花生长模型的拟合[J]. 中国农业科学, 2024, 57(4): 765-778. |
| [10] | 朱艳婷, 党浩, 牛思杰, 林婧怡, 杨华, 杨强, 张冲, 蔡铁城, 庄伟建, 陈华. 利用酵母双杂交系统筛选花生AhSAP1的互作蛋白[J]. 中国农业科学, 2024, 57(21): 4376-4390. |
| [11] | 刘涵, 丁迪, 汪江涛, 郑宾, 王笑笑, 朱晨旭, 刘娟, 刘领, 付国占, 焦念元. 玉米穗型与种植密度对玉米花生间作种间竞争的协调效应[J]. 中国农业科学, 2024, 57(19): 3758-3769. |
| [12] | 胡家钰, 高兵阳, 高怡帆, 袁世仑, 齐欣, 黄玉芳, 闫军营, 赵亚南, 叶优良. 镁肥用量对花生养分吸收和光合特性的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(16): 3220-3233. |
| [13] | 刘华, 曾凡佩, 王倩, 陈国权, 苗利娟, 秦利, 韩锁义, 董文召, 杜培, 张新友. 花生栽培种和野生种Arachis sp.30119六倍体杂种的创制与鉴定[J]. 中国农业科学, 2024, 57(10): 1870-1881. |
| [14] | 刘娜, 谢畅, 黄海云, 姚瑞, 徐爽, 宋海玲, 于海秋, 赵新华, 王婧, 蒋春姬, 王晓光. 施钾量对花生根系和根瘤特性、养分吸收及产量的影响[J]. 中国农业科学, 2023, 56(4): 635-648. |
| [15] | 姜文洋, 陈俊南, 昝志曼, 汪江涛, 郑宾, 刘领, 刘娟, 焦念元. 单粒播种与施磷对间作花生种间竞争和生长的调控效应[J]. 中国农业科学, 2023, 56(23): 4660-4670. |
|
||