分室法不同網(wǎng)孔目數(shù)尼龍網(wǎng)對木薯根際的影響

摘要：為探討木薯根際土壤采樣方法，選用不同網(wǎng)孔目數(shù)的尼龍網(wǎng)開展根袋試驗，設置如下9個處理：A100（根區(qū)土壤滅菌+非根區(qū)不滅菌，100目）、A200（根區(qū)土壤滅菌+非根區(qū)不滅菌，200目）、A300（根區(qū)土壤滅菌+非根區(qū)不滅菌，300目）、B100（根區(qū)不滅菌+非根區(qū)滅菌，100目）、B200（根區(qū)不滅菌+非根區(qū)滅菌，200目）、B300（根區(qū)不滅菌+非根區(qū)滅菌，300目）、C100（根區(qū)、非根區(qū)土壤均不滅菌，100目）、C200（根區(qū)、非根區(qū)土壤均不滅菌，200目）、C300（根區(qū)、非根區(qū)土壤均不滅菌，300目）。每個處理在根區(qū)采集1個樣品（Mid），在距離根區(qū)1 cm的上部根區(qū)（Top1和Top2）和下部根區(qū)（Bel1、Bel2）各采集2個樣品。結(jié)果表明，（1）C200處理根際的脲酶活性顯著高于A200處理，A200、A300、B200、B300、C200、C300處理的土壤生物學性質(zhì)指標在同一處理內(nèi)差異顯著。（2）A200、B200、B300、C200、C300處理的細菌菌落相對豐度在不同處理間、同一處理內(nèi)均有顯著差異，其中疣微菌門的細菌相對豐度在Mid層表現(xiàn)為B300處理顯著高于B200處理。（3）C300處理根際的ACE、Chao1指數(shù)明顯大于C200處理。（4）各處理各土壤速效養(yǎng)分含量之間呈極顯著或顯著相關性，土壤速效養(yǎng)分含量與細菌菌門間的相對豐度也呈極顯著或顯著相關。（5）LEfSe分析結(jié)果表明，A200、B300和C300處理的細菌相對豐度在不同處理內(nèi)差異顯著?？傊?，通過對處理B、處理C的進行處理內(nèi)比較發(fā)現(xiàn)，用200、300目尼龍網(wǎng)袋采集木薯根際土壤的生物學性質(zhì)指標無顯著差異；用200、300目尼龍網(wǎng)采集木薯根際土壤的優(yōu)勢菌門的相對豐度無顯著差異，極少數(shù)菌門的相對豐度表現(xiàn)為300目顯著高于200目?？梢?00目尼龍網(wǎng)袋更適用于采集木薯根際土壤，200目尼龍網(wǎng)袋既能阻止木薯根系穿透生長，也不會妨礙土壤水分、養(yǎng)分的運移和微生物的穿透。

關鍵詞：分室法；尼龍網(wǎng)目數(shù)；木薯根際；微生物群落；高通量測序；相對豐度

中圖分類號：S154.3；S533.06" 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）23-0263-13

韋云東，趙鑫鑫，周時藝，等. 分室法不同網(wǎng)孔目數(shù)尼龍網(wǎng)對木薯根際的影響［J］. 江蘇農(nóng)業(yè)科學，2024，52（23）：263-275.

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2024.23.035

收稿日期：2024-05-10

基金項目：廣西自然科學基金（編號：2021GXNSFBA196007）；國家木薯產(chǎn)業(yè)技術體系建設專項土肥水管理崗項目（編號：CARS-11-GXLJ）；廣西農(nóng)業(yè)科學院基本科研業(yè)務專項（編號：桂農(nóng)科2021YT150）。

作者簡介：韋云東（1988—），男，廣西象州人，碩士，助理研究員，主要從事木薯栽培與施肥管理方面的研究。E-mail：wydxiaota1613@163.com。

通信作者：鄭" 華，博士，正高級農(nóng)藝師，主要從事木薯高效栽培、根際微生態(tài)方面的研究。E-mail：zhenghua8305@yeah.net。

根際是指受到根系分泌物影響，在緊鄰植物根面區(qū)域形成的物理、化學及生物學特性不同于土體土壤的微域［1］。根際范圍從1 mm以下到幾毫米，主要取決于根毛長度［2］。根際土壤是植物根周圍土壤的微域環(huán)境，是在物理、化學和生物特性上不同于原土體的特殊區(qū)域。

根際土壤的采集技術是研究根際營養(yǎng)生態(tài)的基礎，科學準確的采樣方法是研究取得突破的前提條件。常用的根際土壤采樣方法有抖落法［3］、室內(nèi)模擬培育法［4］、根箱法［5］、根袋法［6］等。相對于其他根際土壤采樣方法，根袋法具有方法簡單、室內(nèi)外均可使用、可采集相對大量土壤樣品的優(yōu)點。張新疆等利用自制的根袋（300目）進行水稻根系取樣和根際土壤采集［7］。賀曉佳等采用根圓柱形尼龍網(wǎng)袋（400目）固定水稻根系的生長范圍［8］。陳嘉欣等縫制了直徑為15 cm、高為20 cm的尼龍網(wǎng)根袋（400目），用于采集玉米根際土壤［9］。

目前，研究者主要采用抖落法采集木薯根際土壤，例如姜舒雅等將木薯連根拔起后，收集附著于木薯塊根的土壤，去除雜根、石粒等雜質(zhì)后將其裝入無菌自封袋中［10］；林洪鑫等輕輕將植株拔起，輕輕抖落根部的土壤后，用已經(jīng)消毒的羊毛刷刷下附著在塊根根際的土壤［11］；Li等除去木薯表土后，小心取出包括塊根在內(nèi)的整個根系，除去大塊土壤后，用無菌刷和鑷子收集附著在根表面的土壤［12］。但是，由于木薯根毛少，采用傳統(tǒng)抖落法主要存在以下2個缺點：一是采集根際土壤較困難；二是從某種程度上淡化了根際效應［13］。基于此，韋云東等采用根袋法獲取木薯根際土壤，發(fā)現(xiàn)根袋內(nèi)有100 g土壤時可視為根際土壤，且銨態(tài)氮、速效鉀含量可作為判斷是否為根際土壤的指示指標［14-15］。

本試驗在對木薯根袋法獲取根際土壤研究的基礎上，利用木薯根毛少、根系水平伸展的特點，設計分室法試驗，通過對比分析明確既能阻止木薯根系穿透生長，又不妨礙土壤水分、養(yǎng)分運移和微生物穿透的網(wǎng)袋孔徑，進行下一步研究。通過明確適合木薯根際土的采樣方法，為木薯根際的微生態(tài)研究提供參考。

1" 材料與方法

1.1" 試驗材料

供試土壤取自廣西壯族自治區(qū)南寧市武鳴區(qū)，其黏粒（lt;0.002 mm）、沙粒（0.050～2.000 mm）、粉（沙）粒（0.002～0.050 mm）含量分別為58.49%、33.00%、8.51%。土壤基本理化性質(zhì)：pH值5.7，全氮含量1.410 g/kg，全磷含量2.65 g/kg，全鉀含量4.39 g/kg，速效氮含量122.0 mg/kg，速效磷含量154 mg/kg，緩效鉀含量65.7 mg/kg。將土壤風干后過2 mm篩。供試木薯品種為華南205（SC205），由南寧木薯種質(zhì)圃提供。根袋材質(zhì)為300、200、100目尼龍網(wǎng)。所用肥料為Osmocote 2號肥料（N、P2O5、K2O含量均為14%），肥效為2～3個月。塑料盆長590 mm，寬440 mm，高310 mm。

1.2" 試驗方法

1.2.1" 試驗設計" 試驗于2020年6—8月在廣西壯族自治區(qū)亞熱帶作物研究所木薯試驗基地大棚內(nèi)開展。用尼龍網(wǎng)縫制成袋，組成3個“室”，上、中、下“室”分別為非根區(qū)、根區(qū)、非根區(qū)?！笆摇迸c“室”之間的尼龍網(wǎng)設置為100、200、300目等處理。其余部分材質(zhì)均為300目尼龍網(wǎng)。根區(qū)與上部非根區(qū)接觸處設置1個直徑5 cm、高15 cm的尼龍網(wǎng)凸起，并上下開口，用于將木薯種莖植入根區(qū)。試驗共設置9個處理，包括3種滅菌狀態(tài)和3個尼龍網(wǎng)目數(shù)（100、200、300目），4個重復，具體見表1。

選取部分過篩后的參試土壤，用烘箱進行滅菌處理后備用。每盆干土28 kg，分為上、中、下室，其重量分別為14.494、1.647、11.859 kg，土壤厚度約為8、1、8 cm。裝袋前拌入Osmocote 2號緩釋肥，施用量為100 mg/kg N+100 mg/kg P2O5+100 mg/kg K2O。

于2020年6月10日種植木薯，種植時按處理要求裝填好土壤，并將根區(qū)土壤潤濕，非根區(qū)表面也潤濕，防止灰塵隔區(qū)傳遞。將成熟的木薯種莖切成長20 cm的段，用無菌水浸泡60 min后用稀釋 1 000 倍的多菌靈懸液浸泡15 min，之后用無菌水漂洗，再將種莖基部植入根區(qū)，用上部非根區(qū)的土壤固定好種莖，種植后澆透水（按40%含水量連續(xù)澆水3 d）。之后進入日常管理，每2～3 d進行稱重、澆水，使土壤含水量保持在60%～70%的田間持水量。

1.2.2" 采樣與分析方法" 于2020年8月18日（植后69 d）進行采樣。由于觀察到100目的尼龍網(wǎng)有細根穿透，因此未采集100目處理的所有土樣。其他處理每盆將上、下根區(qū)分別分為2個樣品進行采集。上部根區(qū)以距離根區(qū)1 cm處為界限，上下分別取1個樣，分別命名為Top1、Top2；下部根區(qū)以距離根區(qū)1 cm處為界限，上下分別取1個樣，分別命名為Bel1、Bel2。根區(qū)采集1個樣，命名為Mid。

所有土樣在采集時用四分法分為3份，第1份用液氮速凍后存儲于-40 ℃" 冰箱內(nèi)，第2份于4 ℃保存，第3份于常溫風干。樣品過篩后測定銨態(tài)氮（NH+4-N）含量、硝態(tài)氮（NO-3-N）含量、微生物生物量碳（MBC）含量、微生物生物量氮（MBN）含量、速效氮（AN）含量、速效磷（AP）含量、速效鉀（AK）含量、脲酶（SU）活性、蔗糖酶（SC）活性等。

土壤中的NH+4-N、NO-3-N含量采用硫酸鉀浸提-流動注射儀法測定，AN含量采用堿解擴散法測定，AP含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定，AK含量采用乙酸銨浸提-火焰光度計法測定［16］，MBC、MBN含量采用三氯甲烷熏蒸浸提法測定［17］。土壤中的SC、SU活性均采用活性試劑盒微量法進行測定，試劑盒生產(chǎn)廠商為北京索萊寶（Solarbio）科技有限公司，商品編號分別為BC0245、BC0125。

選擇A200、B200、B300處理的Bel1、Mid、Top2等3類土樣和C200、C300處理的所有5類土樣共76個樣品（4個重復）進行高通量細菌（16S）測序。細菌（16S）的高通量測序參照Zhao等的方法［18］，包括DNA提取和PCR擴增、測序、數(shù)據(jù)處理等過程，其中PCR擴增用的引物對為338F （5′-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3′）和806R （5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′），對16S rRNA基因的V3～V4可變區(qū)進行擴增，測序使用Illumina公司的Miseq PE300平臺（上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司）。通過數(shù)據(jù)處理得到不同細菌分類層次的操作分類單元（OTU）數(shù)量和相對豐度。α-多樣性指標的計算采用Mothur 1.30.2軟件進行。

數(shù)據(jù)分析是在RStudio Version 1.1.463這一集成開發(fā)環(huán)境中進行分析，該環(huán)境基于R-4.0.5［19］進行配置和運行。不同處理間的細菌在門水平的相對豐度差異采用非參數(shù)秩和檢驗（Kruskal-Wallis檢驗），用R語言中的boxplerk.R程序計算并自動標記小寫字母（表示在0.05水平差異顯著，下同）。各土壤養(yǎng)分中蔗糖酶、脲酶活性，微生物生物量碳、氮含量以及細菌α-多樣性指標的處理間多重比較采用SSR法，在R語言中的boxplert.R程序中計算并自動標記小寫字母，除了細菌α-多樣性指標不進行P值校正外，其他指標采用Holm-Bonferroni方法對P值進行校正。所有指標在不同層次之間的比較采用配對t檢驗，用R語言自帶的函數(shù)t.test并結(jié)合apply函數(shù)進行批量檢驗，根據(jù)兩兩檢驗結(jié)果進行字母標記。細菌門水平的Heatmap圖采用Pheatmap包繪制。

在進行相關性分析前，對數(shù)據(jù)進行正態(tài)檢驗，利用shapiro-wilk檢驗（簡稱W檢驗，Pgt;0.05表示正態(tài)分布），用R語言中的shapiro.test函數(shù)計算。對不符合正態(tài)分布的指標進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換方式包括對數(shù)、BOXCOX等。其中，BOXCOX轉(zhuǎn)化由R語言car package中的powerTransform函數(shù)求得最佳lambda值，之后用bcPower函數(shù)進行轉(zhuǎn)換，可轉(zhuǎn)化為正態(tài)分布的指標（除了蔗糖酶活性指標外）在相關性分析中進行Pearson相關分析。蔗糖酶活性經(jīng)過包括對數(shù)、三角函數(shù)、BOXCOX等多種轉(zhuǎn)換，依然無法轉(zhuǎn)化為正態(tài)分布，但經(jīng)過BOXCOX轉(zhuǎn)化后，W檢驗的P值最高，該指標在相關分析中采用Spearman指數(shù)相關。其中，AN、AP、AK和NH+4-N含量無需轉(zhuǎn)化，已符合正態(tài)分布（P值范圍為 0.112～0.625）。脲酶活性經(jīng)對數(shù)轉(zhuǎn)化后，W檢驗的P值為0.678。MBC、MBN和NO-3-N含量經(jīng)BOXCOX轉(zhuǎn)化后符合正態(tài)分布，變換參數(shù)λ分別為0.26、0.26、0.33，W檢驗的P值分別為0.901、0.904、0.699。

在門水平對不同處理間的土壤細菌進行比較時采用非參數(shù)秩和檢驗，在R語言中的boxplerk.R程序中計算并自動標記小寫字母。LEfSe（LDA EffectSize）使用非參數(shù)因子克魯斯卡爾-沃利斯和秩驗檢［non-parametric factorial Kruskal-Wallis （KW） sum-rank test］檢測，找到與相對豐度有顯著差異的類群。LEfSe采用線性判別分析（LDA）來估算每個組分（物種）相對豐度對差異效果的影響。在LDA值分布柱狀圖中展示了LDA值大于設定值（默認設置為4）的物種，即組間具有統(tǒng)計學差異的biomarker。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 土壤養(yǎng)分指標

由單變量多因素方差分析結(jié)果（表2）可知，土壤是否滅菌與SU活性和AN、AK、NH+4-N、NO-3-N含量呈極顯著正相關；隔層尼龍網(wǎng)目數(shù)與SU活性和AN、NH+4-N含量呈極顯著正相關；取樣層次與SC、SU活性和AN、AP、AK、NH+4-N、NO-3-N含量呈極顯著正相關；土壤是否滅菌處理和隔層尼龍網(wǎng)目數(shù)的交互作用與AN、NH+4-N、NO-3-N含量呈極顯著正相關，與SU活性、AK含量呈顯著正相關；土壤是否滅菌處理和取樣層次的交互作用與SU活性呈極顯著正相關。

2.2" 土壤生物學性質(zhì)指標

由圖1可知，NH+4-N含量在10.90～34.64 mg/kg之間，NO-3-N含量在1.13～13.53 mg/kg之間，AN含量在143.14～268.59 mg/kg之間，AP含量在66.73～82.23 mg/kg之間，AK含量在78.70～197.93 mg/kg之間，MBC含量在15.63～73.09 mg/kg 之間，MBN含量在12.50～82.11 mg/kg之間，SC活性在1.93～24.91 mg/（g·d）之間，SU活性在61.57～288.16 μg/（g·d）之間。

不同處理間的土壤生物學性質(zhì)指標存在顯著差異。在Mid土層，C200處理的SU活性顯著高于A200處理；在Top1土層，B300處理的NO-3-N含量明顯高于C200、C300處理；在Bel1土層，B300處理的 NO-3-N 含量顯著高于A300處理，C200處理的SU活性高于B200、B300處理；在Bel2土層，C200處理的SU活性顯著高于B200、B300處理，B300處理的NH+4-N含量顯著高于C200處理。

在同一處理內(nèi)，土壤的生物學性質(zhì)指標存在顯著差異。在A200處理中，NH+4-N含量表現(xiàn)為Mid顯著高于Bel1；NO-3-N含量表現(xiàn)為Top1顯著高于其余4個土層；AP含量表現(xiàn)為Top1、Bel1、Bel2顯著高于Mid；AK含量表現(xiàn)為Top1、Bel2顯著高于Mid、Bel1；SC活性表現(xiàn)為Top1、Top2、Mid顯著高于Bel2；SU活性表現(xiàn)為Bel1、Bel2顯著高于Mid。在A300處理中，NO-3-N含量表現(xiàn)為Top2、Bel1明顯高于Top1、Mid、Bel2；AP含量表現(xiàn)為Top2顯著高于Top1、Mid、Bel2；MBC含量表現(xiàn)為Bel2顯著高于Mid；SC活性表現(xiàn)為Mid顯著高于Top2、Bel1、Bel2；SU活性表現(xiàn)為Bel1顯著高于Top1、Mid。在B200處理中，NO-3-N含量表現(xiàn)為Top1土層顯著高于Top2、Mid；AN含量表現(xiàn)為Top1顯著高于其余4個土層；AP含量表現(xiàn)為Mid顯著低于其余4個土層；AK含量表現(xiàn)為Bel2顯著高于Top2、Mid、Bel1；SC活性表現(xiàn)為Bel2顯著低于其余4個土層；SU活性表現(xiàn)為Mid顯著高于Top2。在B300處理中，AN含量表現(xiàn)為Top1土層顯著高于Mid、Bel1；SC活性為Mid顯著高于Top2、Bel1、Bel2；SU活性表現(xiàn)為Mid顯著高于Top1、Bel2。在C200處理中，AP含量表現(xiàn)為Top2、Bel2顯著高于Mid；MBN含量表現(xiàn)為Mid顯著高于Bel2。在C300處理中，AN含量表現(xiàn)為Top1顯著高于Top2、Mid、Bel1；AP含量表現(xiàn)為Top2、Bel1顯著高于Mid；AK含量表現(xiàn)為Bel1顯著高于Mid； MBC含量表現(xiàn)為 Top2 顯著高于Top1、

Mid；MBN含量表現(xiàn)為Bel2顯著高于Mid；SU活性表現(xiàn)為Mid顯著高于Top1、Bel2。

2.3" 細菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性

2.3.1" 細菌群落結(jié)構(gòu)描述" 對76個樣品進行高通量測序的結(jié)果表明，平均序列數(shù)為41 825.8個，平均測序長為417.7 bp，最短讀長為270.6 bp，最長讀長為483.0 bp。在門分類水平上，前10個優(yōu)勢菌門包括厚壁菌門（Firmicutes，30.86%）、放線菌門（Actinobacteriota，29.92%）、變形菌門（Proteobacteria，18.81%）、綠彎菌門（Chloroflexi，6.58%）、酸桿菌門（Acidobacteriota，5.10%）、髕骨菌門（Patescibacteria，3.99%）、WPS-2（1.72%）、藍細菌（Cyanobacteria，0.72%）、浮霉菌門（Planctomycetota，0.64%）、芽單胞菌門（Gemmatimonadota，0.50%）（可根據(jù)圖2計算）。

2.3.2" 細菌群落的差異分析" 由圖2可知，在不同處理間，細菌菌門（綱）在Mid層的相對豐度存在顯著差異。變形菌門、α-變形菌綱（Alphaproteobacteria）的相對豐度表現(xiàn)為A200處理顯著高于B200、B300、C200、C300處理；酸桿菌門、WPS-2的相對豐度表現(xiàn)為A200處理顯著高于C200、C300處理；藍細菌的相對豐度表現(xiàn)為A200處理顯著高于B200、B300、C300處理；芽單胞菌門的相對豐度表現(xiàn)為A200處理顯著高于B200、C300處理；黏菌門（Myxococcota）、蛭弧菌門（Bdellovibrionota）和擬桿菌門（Bacteroidota）的相對豐度表現(xiàn)為A200處理顯著高于B200處理；裝甲菌門（Armatimonadota）的相對豐度表現(xiàn)為A200處理顯著高于C300處理；γ-變形菌綱（Gammaproteobacteria）的相對豐度表現(xiàn)為A200處理顯著高于B200、C300、C200、C300處理；酸桿菌綱（Acidobacteriae）的相對豐度表現(xiàn)為A200處理顯著高于B300、C200、C300處理；厚壁菌門的相對豐度表現(xiàn)為B200處理顯著高于C300處理；浮霉菌門的相對豐度表現(xiàn)為B200處理顯著高于C200處理；疣微菌門（Verrucomicrobiota）的相對豐度表現(xiàn)為B300處理顯著高于B200、C200處理；裝甲菌門的相對豐度表現(xiàn)為B300處理顯著高于C300處理；放線菌綱（Actinobacteria）的相對豐度表現(xiàn)為B300處理顯著高于A200處理；纖線桿菌綱（Ktedonobacteria）的相對豐度表現(xiàn)為B300處理顯著高于A200處理；放線菌門、放線菌綱、纖線桿菌綱和綠彎菌綱（Chloroflexi）的相對豐度表現(xiàn)為C200處理顯著高于A200處理；綠彎菌門的相對豐度表現(xiàn)為C200處理顯著高于A200、B200、B300處理；髕骨菌門的相對豐度表現(xiàn)為C200處理顯著高于B200處理；嗜熱油菌綱（Thermoleophilia）的相對豐度表現(xiàn)為C200處理顯著高于A200、B300處理；厚壁菌門的相對豐度表現(xiàn)為C300處理顯著高于A200、B200、B300處理；綠彎菌門、放線菌綱、纖線桿菌綱、綠彎菌綱的相對豐度表現(xiàn)為C300處理顯著高于A200處理；擬桿菌門的相對豐度表現(xiàn)為C300處理顯著高于B200處理；嗜熱油菌綱的相對豐度表現(xiàn)為C300處理顯著高于A200、B300處理。

細菌菌門（綱）的相對豐度在同一處理內(nèi)差異顯著。在A200處理中，放線菌門、綠彎菌門和綠彎菌綱的相對豐度表現(xiàn)為Top2、Bel1顯著高于Mid；變形菌門、放線菌綱、α-變形菌綱的相對豐度表現(xiàn)為Mid顯著高于Top2、Bel1；酸桿菌門、浮霉菌門、蛭弧菌門、藍細菌、γ‐變形菌綱、酸桿菌綱的相對豐度表現(xiàn)為Mid顯著高于Top2；嗜熱油菌綱在的相對豐度表現(xiàn)為Top2顯著高于Mid；纖線桿菌綱的相對豐度表現(xiàn)為Top2、Bel1顯著高于Mid。在B200處理中，黏菌門的相對豐度表現(xiàn)為Top2、Bel1顯著高于Mid；疣微菌門在B200處理中的相對豐度表現(xiàn)為Bel1顯著高于Mid。在B300處理中，酸桿菌門、髕骨菌門、WPS-2、藍細菌、蛭弧菌門、變形菌門、α-變形菌綱和酸桿菌綱的相對豐度表現(xiàn)為Top2、Bel1顯著高于Mid；放線菌門、放線菌綱的相對豐度表現(xiàn)為Mid顯著高于Top2、Bel1；芽單胞菌門、黏菌門的相對豐度表現(xiàn)為Top2顯著高于Mid；綠彎菌綱的相對豐度表現(xiàn)為Mid顯著高于Top2。綠彎菌門在C200處理中的相對豐度表現(xiàn)為Bel2顯著高于Mid。藍細菌在C300處理中的相對豐度表現(xiàn)為Top2顯著高于Top1。疣微菌門在C300處理中的相對豐度表現(xiàn)為Bel2顯著高于Top2。

2.4" 細菌種水平α-多樣性

由表3可知，Sobs、ACE、Chao1指數(shù)在A200處理中的Mid顯著小于Bel1、Top2，但在B300處理中的Mid顯著高于Bel1、Top2；ACE指數(shù)在B200處理中的Mid顯著高于Top2；C300處理在Mid層的Sobs指數(shù)顯著大于A200、B200處理。C300處理的ACE指數(shù)顯著大于A200、B200、C200處理；C300處理的Chao1指數(shù)明顯大于A200、B200、C200處理；C300處理的Shannon指數(shù)顯著大于B200、B300處理。C300處理的Simpson指數(shù)顯著小于B200、B300處理；A200處理在Mid層的Sobs指數(shù)顯著小于B300、C200處理；A200處理的ACE指數(shù)明顯大于B300處理；A200處理的Chao1指數(shù)明顯大于B200、B300，但明顯小于C200處理；A200處理的Simpson指數(shù)明顯小于B300處理。B200處理在Mid層的Shannon指數(shù)顯著小于A200處理；B200處理的Simpson指數(shù)明顯高于A200、C200處理。

2.5" 微生物相對豐度（門水平）與土壤速效養(yǎng)分含量間的相關性

由表4可知，厚壁菌門相對豐度與SC活性呈極顯著正相關（Plt;0.001），與AN、AK含量呈極顯著負相關；放線菌門與SC活性和MBN、NH+4-N含量呈負相關（Plt;0.05），與SU活性、AK含量呈顯著正相關（Plt;0.01）；變形菌門相對豐度與SC活性、AN含量呈正相關，分別與NH+4-N含量、SU活性呈極顯著正、負相關；綠彎菌門相對豐度與AK含量呈顯著正相關，分別與SU、SC活性和NH+4-N含量呈極顯著正、負、負相關；酸桿菌門相對豐度與MBN含量呈正相關，分別與AN、NH+4-N含量和SU活性呈極顯著正、正、負相關；髕骨菌門相對豐度與NO-3-N含量呈正相關，分別與AN、AK含量和SC活性呈顯著正、正、負相關；WPS-2分別與AN含量、SU活性呈顯著正、負相關；浮霉菌門相對豐度與AN含量呈顯著正相關，分別與NH+4-N含量、SU活性呈極顯著正、負相關；芽單胞菌門相對豐度與AN含量呈正相關，與NH+4-N含量呈顯著正相關；黏菌門相對豐度分別與MBC含量、SU活性呈正、負相關，與AN、NH+4-N 含量呈極顯著正相關；蛭弧菌門相對豐度與SU活性呈顯著負相關，與AN、

NH+4-N含量呈極顯著正相關；疣微菌門相對豐度與MBC、NH+4-N含量呈正相關，與AN含量呈顯著正相關；擬桿菌門相對豐度分別與AK含量、SC活性呈正、負相關；FCPU426相對豐度與AK含量呈正相關；Dependentiae相對豐度分別與AN含量、SU活性呈正、負相關；未分類門與SU活性呈顯著正相關；裝甲菌門相對豐度與NH+4-N含量呈極顯著正相關；迷蹤菌門相對豐度分別與 NO-3-N 含量、SU活性呈正、負相關，與NH+4-N含量呈顯著正相關，與AN含量呈極顯著正相關；脫硫桿菌門相對豐度與AK含量呈正相關；RCP2.54相對豐度與SC活性呈顯著負相關，與AN、AK含量呈極顯著正相關。

2.6" 土壤速效養(yǎng)分之間的相關性

由圖3可知，SC活性與AN、AP、AK含量呈極顯著負相關（Plt;0.001）；SU活性分別與MBC、MBN含量呈負相關（Plt;0.05）、顯著負相關（Plt;0.01）；SU活性與AN、NH+4-N、NO-3-N含量呈極顯著負相關；AN含量與NO-3-N含量呈顯著正相關，與AP、AK、NH+4-N含量呈極顯著正相關；AP含量與NO-3-N含量呈正相關，與AK含量呈極顯著正相關；AK含量與NH+4-N含量呈正相關，NH+4-N含量與NO-3-N含量呈顯著正相關。

2.7" 土壤細菌LEfSe分析

通過LEfSe分析，篩選出在各處理間存在顯著差異的細菌群落。由圖4可知，A200Bel1細菌的相對豐度顯著大于A200Mid、A200Top2分類水平的有1個門、2個綱、3個目、3個科、2個屬和4個種，包括綠彎菌門、放線菌綱、纖線桿菌綱、弗蘭克氏菌目（Frankiales）、假諾卡式菌目（Pseudonocardiales）、纖線桿菌目（Ktedonobacterales）、熱酸菌科（Acidothermaceae）、假諾卡氏菌科（Pseudonocardiaceae）、纖線桿菌科（Ktedonobacteraceae）、熱酸菌屬（Acidothermus）、假諾卡氏菌科未分類屬、假諾卡氏菌科未分類種、uncultured_Actinobacterium_g_Acidothermus種、熱酸菌屬未分類種、uncultured_bacterium_g_Acidothermus種。

A200Mid細菌的相對豐度顯著大于A200Bel1、A200Top2的分類水平有2個門、3個綱、3個目、3個科、5個屬和3個種，包括變形菌門、酸桿菌門、γ-變形菌綱、α-變形菌綱、酸桿菌綱、黃色單胞菌目（Xanthomonadales）、酸桿菌目（Acidobacteriales）、根瘤菌目（Rhizobiales）、Rhodanobacteraceae科、Acidobacteriaceae_subgroup_1科、芽孢桿菌科（Bacillaceae）、Chujaibacter屬、Ammoniphilus屬、芽孢桿菌屬（Bacillus）、卡氏伯克霍爾德菌屬（Burkholderia-Caballeronia-Paraburkholderia屬）、norank_f_Acidobacteriaceae_subgroup_1屬、uncultured_bacterium_g_Chujaibacter種、uncultured_bacterium_g_Ammoniphilus種、芽孢桿菌屬未分類種（s_unclassified_g_Bacillus）。

A200Top2細菌的相對豐度顯著大于A200Mid、A200Bel1分類水平有1個門、1個綱、2個目、3個科、3個屬和4個種，包括放線菌門、綠彎菌綱、熱微菌目（Thermomicrobiales）、Micromonosporales、JG30-KF-CM45科、弗蘭克氏菌科（Frankiaceae）、小單胞菌科（Micromonosporaceae）、類芽孢桿菌屬（Paenibacillus）、norank_f_JG30-KF-CM45屬、Jatrophihabitans、類芽孢桿菌屬未分類種、uncultured_bacterium_g_Conexibacter種、unclassified_g_norank_f_JG30-KF-CM45種、uncultured_bacterium_g_Jatrophihabitans種。

由圖5可知，B300Bel1細菌的相對豐度顯著大于B300Mid、B300Top2，包括黃色單胞菌目（Xanthomonadales）、Rhodanobacteraceae、uncultured_bacterium_g_Chujaibacter種和Chujaibacter種。B300Mid細菌的相對豐度顯著大于B300Bel1、B300Top2分類水平的有2個門、1個綱、2個目、2個科、2個屬和5個種，包括放線菌門、綠彎菌門、放線菌綱、假諾卡氏菌目（Pseudonocardiales）、弗蘭克氏菌目（Frankiales）、假諾卡氏菌科（Pseudonocardiaceae）、熱酸菌科（Acidothermaceae）、假諾卡氏菌科未分類屬、熱酸菌屬（Acidothermus）、假諾卡氏菌科未分類種、uncultured_bacterium_g_Alicyclobacillus、unclassified_g_Acidothermus、uncultured_actinobacterium_g_Acidothermus、uncultured_bacterium_g_Alicyclobacillus。B300Top2細菌的相對豐度顯著大于B300Mid、B300Bel1分類水平的有3個門、3個綱、3個目、3個科、4個屬和6個種，包括變形菌門、酸桿菌門、WPS-2、酸桿菌綱、α-變形菌綱、norank_p_WPS-2綱、酸桿菌目（Acidobacteriales）、norank_c_norank_p_WPS-2目、Acetobacterales、Acidobacteriaceae_subgroup_1、norank_o_norank_c_norank_p_WPS-2、Acetobacteraceae、norank_f_Acidothermaceae_subgroup_1屬、Acidipila屬、norank_f_norank_o_norank_c_norank_p_WPS-2屬、norank_f_Acetobacteraceae屬、uncultured_forest_soil_bacterium_g_norank_f_Acidothermaceae_subgroup_1種、uncultured_bacterium_g_Acidipila種、uncultured_bacterium_g_norank_f_norank_o_norank_c_norank_p_WPS-2種、Alicyclobacillus_acidoterrestris種、uncultured_Alicyclobacillus_sp_g_Alicyclobacillus種、uncultured_soil_bacterium_g_norank_f_Acetobacteraceae種。

由圖6可知，C300Top1細菌的相對豐度顯著大于C300Bel1、C300Bel2、C300Mid、C300Top2，包括假諾卡氏菌目（Pseudonocardiales）、假諾卡氏菌科、假諾卡氏菌科未分類屬和假諾卡氏菌科未分類種。對于用200目網(wǎng)袋采集的土壤，通過LEfSe分析沒有找到處理B（根區(qū)不滅菌+非根區(qū)滅菌）、處理C（根區(qū)不滅菌+非根區(qū)不滅菌）對應的Biomarker。

3" 討論

3.1" 木薯根際土壤生物學性質(zhì)指標分析

脲酶是水解尿素肥料的唯一酶類，廣泛存在于土壤中，可以將酰胺態(tài)有機氮化物水解轉(zhuǎn)化為植物可以直接吸收利用的無機氮化物，其活性在某些方面反映了土壤的供氮能力與水平［20］。A200、A300處理（2個處理均為根區(qū)滅菌，非根區(qū)不滅菌）的脲酶活性表現(xiàn)為木薯非根區(qū)土層顯著高于根區(qū)土層，B200、B300處理（2個處理均為根區(qū)不滅菌，非根區(qū)滅菌）的脲酶活性表現(xiàn)為木薯根區(qū)土層顯著高于非根區(qū)土層，C200處理（根區(qū)、非根區(qū)都不滅菌）木薯根區(qū)中脲酶活性顯著高于A200處理樣品，C200處理的木薯非根區(qū)土層（Bel2土層）中脲酶活性顯著高于B200、B300處理的樣品。研究結(jié)果表明，土壤滅菌可能會降低木薯根區(qū)、非根區(qū)脲酶活性；單變量多因素方差分析結(jié)果也表明，土壤是否進行滅菌處理與脲酶活性呈極顯著相關。C300處理的脲酶活性表現(xiàn)為根區(qū)土層顯著高于非根區(qū)土層，可能與根系能夠分泌酶類物質(zhì)進入土壤有關［21］。在所有樣品中，根區(qū)土層的AP含量低于非根區(qū)土層，這與張學利等的研究結(jié)果［21］相似，這可能與植物可通過分泌低分子量有機酸、磷酸酶等利用土壤中活性磷組分含量增加的物質(zhì)有關［22］。

處理B（根區(qū)不滅菌+非根區(qū)滅菌）的根際土壤生物學性質(zhì)指標在不同處理間無顯著差異，對于B200、B300處理而言，相同處理在不同土層間均具有顯著差異；處理C（根區(qū)不滅菌+非根區(qū)不滅菌）的根際土壤生物學性質(zhì)指標在處理間無顯著差異，對于C200、C300處理而言，相同處理在不同土層間均具有顯著差異。上述結(jié)果說明，200、300目尼龍網(wǎng)對木薯根際土壤的生物學性質(zhì)指標無顯著差異。

3.2" 細菌群落結(jié)構(gòu)的差異分析

木薯土壤的優(yōu)勢群落包括厚壁菌門、放線菌門、變形菌門、綠彎菌門、酸桿菌門、髕骨菌門、WPS-2、藍細菌、浮霉菌門和芽單胞菌門，這與韋云東等的研究結(jié)果［14］相似。放線菌能產(chǎn)生多種具有生物活性的代謝物，可協(xié)助植物抵御病原菌，對土壤中的碳氮循環(huán)及生態(tài)系統(tǒng)具有重要作用［23］。變形菌門、厚壁菌門具有固氮、土壤修復和物質(zhì)降解等功能，有助于提高植物的抗逆境能力［24］。厚壁菌門、放線菌門和變形菌門在木薯土壤中的富集可能參與了木薯的生長發(fā)育和抗逆等。

尼龍網(wǎng)袋目數(shù)會影響細菌群落的結(jié)構(gòu)分布。處理B在木薯根際土壤表現(xiàn)出顯著差異，僅B300處理的疣微菌門的相對豐度顯著高于B200處理。對于處理C而言，不同處理間無顯著差異。B200、B300、C200處理都表現(xiàn)出同一處理、不同土層間的顯著差異。

Sobs、Chao1、ACE指數(shù)用于反映微生物的物種豐富度，而Shannon、Simpson指數(shù)則用于反映物種的多樣性［25］。對于木薯根際土壤而言，C300處理的ACE、Chao1指數(shù)顯著大于C200處理。在200目網(wǎng)袋處理下，通過LEfSe分析沒有找到對應的Biomarker，但300目網(wǎng)袋處理可以找到較多的biomarker。結(jié)合細菌群落結(jié)構(gòu)分布、α-多樣性分析和LEfSe分析的結(jié)果可知，用200、300目尼龍網(wǎng)采集木薯根際土壤的優(yōu)勢菌門的相對豐度無顯著差異，極少數(shù)菌門的相對豐度表現(xiàn)為300目顯著高于200目，這可能是因為200目的孔徑尺寸較大，根際細菌比較容易通過。

3.3" 土壤速效養(yǎng)分與微生物相對豐度、是否滅菌處理、隔層尼龍網(wǎng)目數(shù)之間的相關性分析

土壤速效養(yǎng)分會引起土壤細菌、古菌群落發(fā)生變化，且氮、磷、鉀含量直接與植物根際土壤微生物量顯著相關［26-27］。本研究結(jié)果表明，蔗糖酶活性與速效氮、速效磷、速效鉀含量呈極顯著負相關（Plt;0.001）；脲酶活性和速效氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量呈極顯著負相關。而郜永博等研究發(fā)現(xiàn)，脲酶活性與速效氮、速效磷、速效鉀含量呈極顯著正相關，蔗糖酶活性與速效氮、速效磷、速效鉀含量相關性不顯著［28］，與本研究結(jié)果不一致，這可能與施肥方式、種植方式不同有關。本研究結(jié)果表明，隔層尼龍網(wǎng)目數(shù)與脲酶呈極顯著正相關，使用尼龍網(wǎng)種植木薯可能會影響脲酶活性。

相關性分析結(jié)果表明，木薯根際土壤的優(yōu)勢菌門與土壤速效養(yǎng)分存在相關性。其中，厚壁菌門與速效氮、速效鉀含量呈極顯著負相關。吳東等研究發(fā)現(xiàn)，厚壁菌門與堿解氮、速效磷、速效鉀含量呈負相關［29］，本研究結(jié)果與其相似。本研究還發(fā)現(xiàn)，氮、磷、鉀等速效養(yǎng)分含量之間存在顯著或極顯著正相關關系，與楊柳等的研究結(jié)果［30］相似，說明在木薯根際也存在碳、氮、磷養(yǎng)分循環(huán)的耦合效應。植物生長過程中需要各種物質(zhì)的共同作用，而根系通過根際效應加強了這種不同元素間的耦合效應，使得根際能夠為植物提供更加充分且均衡的營養(yǎng)［30］。

4" 結(jié)論

綜上所述，通過對處理B、處理C進行處理內(nèi)的比較發(fā)現(xiàn)，用200、300目尼龍網(wǎng)袋采集的木薯根際土壤生物學性質(zhì)指標無顯著差異；用200、300目尼龍網(wǎng)采集的木薯根際土壤的優(yōu)勢菌門的相對豐度無顯著差異，極少數(shù)菌門的相對豐度表現(xiàn)為300目顯著高于200目。由此可見，200目尼龍網(wǎng)袋更適合用于采集木薯根際土壤，200目尼龍網(wǎng)袋既能阻止木薯根系穿透生長，又不妨礙土壤水分、養(yǎng)分運移和微生物穿透。

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