高密度聚乙烯微塑料胁迫对棉花生长、枯萎病发生和根际细菌群落的影响

来源：环境科学杂志2023年第1期北京时间：

作者：张浩,孙洁,杨慧颖,董联政,滑紫微,韩辉,陈兆进

单位：南阳师范学院生命科学与农业工程学院, 农业生物质资源化河南省高校工程技术研究中心, 南水北调中线水源区水安全河南省协同创新中心, 南阳 473061,南阳师范学院生命科学与农业工程学院, 农业生物质资源化河南省高校工程技术研究中心, 南水北调中线水源区水安全河南省协同创新中心, 南阳 473061,南阳师范学院生命科学与农业工程学院, 农业生物质资源化河南省高校工程技术研究中心, 南水北调中线水源区水安全河南省协同创新中心, 南阳 473061,南阳师范学院生命科学与农业工程学院, 农业生物质资源化河南省高校工程技术研究中心, 南水北调中线水源区水安全河南省协同创新中心, 南阳 473061,南阳师范学院生命科学与农业工程学院, 农业生物质资源化河南省高校工程技术研究中心, 南水北调中线水源区水安全河南省协同创新中心, 南阳 473061,南阳师范学院生命科学与农业工程学院, 农业生物质资源化河南省高校工程技术研究中心, 南水北调中线水源区水安全河南省协同创新中心, 南阳 473061,南阳师范学院水资源与环境工程学院, 南阳 473061

摘要：塑料地膜，尤其是聚乙烯地膜，在我国农业生产中广泛使用，而其降解形成的微塑料也逐渐在土壤中累积，带来诸多环境问题.目前，农田土壤中微塑料的环境生物学效应已有诸多报道，但微塑料对作物生长、病害发生和根际土壤细菌群落的影响研究较少.前期研究发现1%高密度聚乙烯微塑料（HDPE，500目）处理土壤会提高棉花枯萎病发病率（33.3%），并且抑制棉花生长，而土壤灭菌处理后未发现此现象，推测HDPE通过改变土壤微生物群落，影响棉花生长和枯萎病发生.因此，拟通过高通量测序技术，结合网络分析和FAPROTAX功能分析，探究HDPE对棉花根际土壤细菌群落结构、互作网络和功能的影响，解析HDPE的作用机制.NovaSeq测序显示HDPE处理的棉花根际细菌群落由54个门，472个属组成，门与属组成数量均少于无菌水处理土壤.α、β多样性和ANOSIM/Adonis分析表明，HDPE显著降低细菌群落的丰富度，并改变群落结构组成.基于T-test分析差异物种，HDPE显著降低土壤中具有潜在生物防治、污染物降解和抗真菌药物合成功能菌属的相对丰度，如Kribbella、Massilia、Hailiangium和Ramlibacter等.细菌群落的改变导致土壤细菌功能的变化，进一步通过FAPROTAX功能分析可知，HDPE弱化棉花根际土壤细菌部分生物化学功能，如化能异养、发酵和硝酸盐还原等.属水平物种相关性网络分析表明HDPE处理减弱了根际细菌间的相互作用，减少正相关连接数，增加负相关连接数，简化网络结构，改变关键菌群.以上结果表明HDPE可通过改变棉花根际细菌群落、相互作用与功能代谢，影响棉花的生长与枯萎病发生，可为评价聚乙烯微塑料生态风险与污染土壤修复提供指导.

关键词：高密度聚乙烯,棉花,高通量测序,网络分析,FAPROTAX功能分析,