佟德利，賀海升，耿志席，孔健健

(1.沈陽(yáng)師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110034； 2.沈陽(yáng)師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，遼寧沈陽(yáng) 110034；3.北京中農(nóng)嘉源生態(tài)工程技術(shù)有限公司，北京 100040)

稻蟹生態(tài)種養(yǎng)模式以水稻生產(chǎn)為主體，利用稻田的空間及便利條件，放養(yǎng)蟹為主體輔以青蝦和少量魚類的養(yǎng)殖模式[1-2]。在取得顯著經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也改善了稻田生態(tài)環(huán)境條件[3-4]。稻漁共作可改善稻田土壤的理化性狀，延長(zhǎng)水稻生育期，增加群體各生育期生物量，提高葉面積指數(shù)和冠層葉片的面積，延緩后期功能葉片衰老，增大莖稈粗度，促進(jìn)根系發(fā)育及伸長(zhǎng)節(jié)上須根發(fā)生[5]。針對(duì)生態(tài)養(yǎng)殖模式下水稻的獨(dú)特性質(zhì)，本研究對(duì)其根際的微生物進(jìn)行分離鑒定。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試水稻品種為遼星1號(hào)；供試的水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)象為中華絨螯蟹。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

水稻播期在2017年4月28日，5月28日移栽。肥床旱育，秧田期為30 d，大田移栽密度為1.33萬(wàn)穴/667 m2，每穴3株。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，小區(qū)面積40 m×37 m。水產(chǎn)苗種放養(yǎng)量為中華絨螯蟹(蟹苗150只/kg)500～600只/667 m2，6月4日放蟹苗。

從水稻移栽期開始至成熟期結(jié)束，連續(xù)取5個(gè)時(shí)期的土樣進(jìn)行微生物區(qū)系分析。

1.3 水稻根際微生物的分離、鑒定

采用文獻(xiàn)[6]的方法對(duì)水稻根際微生物進(jìn)行分離、純化。根據(jù)文獻(xiàn)[7-10]對(duì)生態(tài)種養(yǎng)模式下分離得到的微生物進(jìn)行初步鑒定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

參照鐘文輝等的方法[11-12]，根際微生物的多樣性分析選用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H)、豐富度指數(shù)(S)、Pielou均勻度指數(shù)(J)和Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(D)討論根際環(huán)境的微生物多樣性特征。

細(xì)菌以出現(xiàn)概率在15%以上菌落的菌株為根際優(yōu)勢(shì)菌株，真菌、放線菌以最高稀釋度平板上出現(xiàn)5個(gè)以上的菌株為優(yōu)勢(shì)菌株[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 土樣理化指標(biāo)

土樣為黏質(zhì)鹽漬型水稻土。生育期內(nèi)pH值在7.49～8.40，呈弱堿性，其中孕穗期最低，分蘗期最高。土壤含水率在24.01%～37.07%。

2.2 水稻根際微生物的物候期變化

生態(tài)種養(yǎng)模式與常規(guī)種植模式下水稻各物候期根際土壤微生物數(shù)量均為細(xì)菌>放線菌>真菌，所占比例分別為 99.93%、0.05%、0.024%(表1)。各發(fā)育期水稻根際土壤微生物均以細(xì)菌為主要類群。

表1 水稻不同發(fā)育期根際土壤微生物數(shù)量

2.3 生態(tài)種養(yǎng)模式下水稻根際細(xì)菌區(qū)系特征及變化動(dòng)態(tài)

生態(tài)種養(yǎng)模式下水稻根際共分離得到276株細(xì)菌，分別為歐文氏菌屬Erwinia、噬胞菌屬Cytophaga、動(dòng)膠菌屬Zoogloea、假單胞菌屬Pseudomonas等11個(gè)菌屬。

由表2可知，各物候期分離得到的菌株數(shù)量為分蘗期>灌漿期>孕穗期>移栽期>成熟期，而各生育期分離得到菌屬的數(shù)量為灌漿期(10)>移栽期(8)=分蘗期(8)=成熟期(8)>孕穗期(7)。移栽期分離得到2株優(yōu)勢(shì)菌株，為歐文氏菌屬Erwinia、噬胞菌屬Cytophaga；分蘗期分離得到2株優(yōu)勢(shì)菌株，為歐文氏菌屬Erwinia、芽孢桿菌屬Bacillus；孕穗期分離得到4株優(yōu)勢(shì)菌株，為歐文氏菌屬Erwinia、動(dòng)膠菌屬Zoogloea、葡萄糖細(xì)菌屬Gluconobacter、芽孢桿菌屬Bacillus；灌漿期分離得到3株優(yōu)勢(shì)菌株，為歐文氏菌屬Erwinia、黃單胞菌屬Xanthomonas、動(dòng)膠菌屬Zoogloea；成熟期分離得到3株優(yōu)勢(shì)菌株，為噬胞菌屬Cytophaga、葡萄糖細(xì)菌屬Gluconobacter、不動(dòng)細(xì)菌屬Acinetobacter。

表2 根際細(xì)菌區(qū)系

由表3可知，水稻根際細(xì)菌種群多樣性隨生育期的延長(zhǎng)而發(fā)生變化，多樣性指數(shù)以移栽期最大，孕穗期最?。痪鶆蚨戎笖?shù)以移栽期最大，灌漿期最小；優(yōu)勢(shì)度以孕穗期最大，移栽期最小。水稻根際細(xì)菌以灌漿期類群最為豐富，但均勻度指數(shù)最低，孕穗期多樣性指數(shù)及豐富度最低，但類群的優(yōu)勢(shì)度最高。

表3 根際細(xì)菌的多樣性、豐富度、均勻度及優(yōu)勢(shì)度指數(shù)

2.4 生態(tài)種養(yǎng)模式下水稻根際放線菌區(qū)系特征及變化動(dòng)態(tài)

由表4可知，生態(tài)種養(yǎng)模式下水稻根際共分離得到76株放線菌，對(duì)分離得到的放線菌進(jìn)行分類學(xué)鑒定，屬于鏈霉菌屬，分別為黃色類群Flavus、燼灰類群Cinerogriseus、吸水類群Hygroscopicus等8個(gè)鏈霉菌類群。其中黃色類群占30.26%，燼灰類群占21.05%，吸水類群占19.74%，灰褐類群占 11.84%，其他類群占17.11%。各生育期分離得到的菌株數(shù)量為孕穗期>分蘗期>移栽期>灌漿期=成熟期，而各生育期分離得到的菌屬數(shù)量為灌漿期(7)>孕穗期(6)>移栽期(5)=分蘗期(5)>成熟期(4)。移栽期分離得到1株優(yōu)勢(shì)菌株，為黃色類群Flavus；分蘗期分離得到2株優(yōu)勢(shì)菌株，為吸水類群Hygroscopicus、灰褐類群Griseofuscus；孕穗期分離得到1株優(yōu)勢(shì)菌株，為黃色類群Flavus；成熟期分離得到1株優(yōu)勢(shì)菌株，為燼灰類群Cinerogriseus；灌漿期未分離到優(yōu)勢(shì)菌株。

表4 根際鏈霉菌區(qū)系

由表5可知，水稻根際放線菌的多樣性指數(shù)以分蘗期最高，成熟期最低；豐富度指數(shù)以灌漿期最高，成熟期最低；均勻度指數(shù)以分蘗期最高，灌漿期最低；優(yōu)勢(shì)度指數(shù)以成熟期最高，灌漿期最低。

3.5 生態(tài)種養(yǎng)模式下水稻根際真菌區(qū)系特征及變化動(dòng)態(tài)

由表6可知，生態(tài)種養(yǎng)模式下水稻根際共分離得到37株真菌，對(duì)分離得到的真菌進(jìn)行分類學(xué)鑒定，分別屬于青霉屬Penicillium、毛霉屬M(fèi)ucor、曲霉屬Aspergillus、木霉屬Trichoderma、根霉屬Rhizopus，分別占40.54%、32.43%、10.81%、8.11%、8.11%。各生育期分離得到的菌株數(shù)量為成熟期>分蘗期>灌漿期>移栽期>孕穗期。分蘗期分離得到1株優(yōu)勢(shì)菌株，為青霉屬Penicillium；成熟期分離得到1株優(yōu)勢(shì)菌株，為毛霉屬M(fèi)ucor，其余生育期未分離到優(yōu)勢(shì)菌屬。

表5 根際放線菌的多樣性、豐富度、均勻度及優(yōu)勢(shì)度指數(shù)

表6 根際真菌區(qū)系

由表7可知，水稻根際真菌的多樣性指數(shù)、豐富度以成熟期最高，移栽期最低；優(yōu)勢(shì)度指數(shù)以移栽期最高，成熟期最低；均勻度指數(shù)以孕穗期最高，分蘗期最低。

表7 根際真菌的多樣性、豐富度、均勻度及優(yōu)勢(shì)度指數(shù)

3 討論與結(jié)論

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，根際細(xì)菌的數(shù)量在整個(gè)生育期內(nèi)發(fā)生較大波動(dòng)，從移栽期到成熟期表現(xiàn)出升—降—升—降的趨勢(shì)。水稻移栽后，由于要適應(yīng)新的環(huán)境，水稻利用周圍營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力較弱，細(xì)菌因此獲得較多的營(yíng)養(yǎng)，同時(shí)，此時(shí)放養(yǎng)河蟹，河蟹糞便、剩余餌料的腐熟也提供一部分營(yíng)養(yǎng)元素，細(xì)菌數(shù)量從而急劇上升。到達(dá)分蘗期，由于水稻扎根吸收大量的營(yíng)養(yǎng)元素，進(jìn)而與微生物競(jìng)爭(zhēng)，可能導(dǎo)致細(xì)菌數(shù)量的減少。從孕穗期到灌漿期，水稻生長(zhǎng)基本完成，根系對(duì)微生物的競(jìng)爭(zhēng)減少，細(xì)菌數(shù)量有所上升，成熟期水稻根系衰老，土壤中可利用營(yíng)養(yǎng)元素?cái)?shù)量下降，導(dǎo)致細(xì)菌數(shù)量達(dá)到最小。放線菌數(shù)量變化在灌漿期之前與細(xì)菌基本一致，但灌漿期后，放線菌數(shù)量呈上升趨勢(shì)，這與成熟期稻田的淹水狀態(tài)有關(guān)。真菌的數(shù)量在整個(gè)生育期內(nèi)變化不明顯。這種根際微生物與植物生長(zhǎng)發(fā)育呈一定相關(guān)性的現(xiàn)象在其他文獻(xiàn)中也有報(bào)道[13-14]。

植物根際微生物區(qū)系及優(yōu)勢(shì)種隨植物種類的不同而不同[15-16]。試驗(yàn)結(jié)果表明，生態(tài)種養(yǎng)經(jīng)營(yíng)模式下水稻根際優(yōu)勢(shì)細(xì)菌為歐文氏菌屬、噬胞菌屬、假單胞菌屬、芽孢桿菌屬、黃單胞菌屬、動(dòng)膠菌屬、葡萄糖細(xì)菌屬、不動(dòng)細(xì)菌屬；優(yōu)勢(shì)鏈霉菌類群為黃色類群、吸水類群、灰褐類群、燼灰類群；根際優(yōu)勢(shì)真菌為青霉屬和毛霉屬。水稻根際微生物的數(shù)量、群落結(jié)構(gòu)、優(yōu)勢(shì)種群和多樣性及其變化受耕作制度、土壤層次、植被、土壤肥力、氣候變化以及土壤類型等諸多因素的影響。越來(lái)越多的研究結(jié)果表明，土壤微生物在養(yǎng)分持續(xù)供給、肥料管理措施、有害生物綜合防治及土壤保持中起著舉足輕重的作用[6，17-18]。