可降解地膜覆盖通过调控向日葵根际微生物组组装过程提升土壤健康与产量的机制研究

为解决传统塑料地膜难回收、污染重的问题，研究人员开展可降解地膜（DF）对向日葵根际微生物组影响的主题研究。结果表明，DF显著提升根际细菌α多样性（Shannon指数），降低真菌多样性，并促进微生物群落组装向确定性过程转变，同时富集Amycolatopsis等核心菌群，加速地膜降解并提高土壤酶活性（UE、AKP等），最终增产19.02%。该研究为农业可持续发展提供了微生物学理论支撑。

　　

论文解读

在干旱的内蒙古地区，向日葵作为第四大油料作物，长期面临产量低下的困境。传统塑料地膜虽能保温保湿，但难以降解导致的"白色污染"已成为农业可持续发展的顽疾。可降解地膜（DF）虽能缓解污染，但其对根际微生态的影响机制尚不明确。内蒙古农牧科学院联合河北农业大学等团队在《Scientific Reports》发表研究，首次揭示DF通过重塑根际微生物组组装过程，实现土壤健康与产量双提升的奥秘。

研究团队采用16S rRNA和ITS测序分析不同生态位（大土、根际、根内）微生物群落，结合共现网络分析（Spearman相关性>0.5）和零模型（βNTI指数）解析组装过程，并通过随机森林（RF）和结构方程模型（PLS-PM）挖掘产量驱动因子。

微生物多样性响应
DF显著提升大土和根际细菌Shannon指数（P<0.05），但降低真菌多样性。线性回归显示真菌对DF响应更敏感（R²>0.6）。PCoA分析证实DF显著改变β多样性（PERMANOVA，R²=0.914），根际Proteobacteria相对丰度增加39.34%。

群落组装机制
零模型显示微生物组装以随机过程为主（|βNTI|<2），但DF使根际|βNTI|>2比例提升，驱动确定性过程（βNTI<-2）。中性模型（NCM）拟合度（R²=0.678-0.491）表明大土微生物扩散能力（Nm=1074.81）显著高于根际。

共现网络重构
DF使细菌网络边数增加至4157（根际），模块度降至0.21，富集Amycolatopsis、Rhizobiaceae等273个核心菌（ZiPi分析）。真菌网络则复杂度降低，但正相关边占比提升65.62%，Olpidium等141个核心真菌发挥枢纽作用。

产量驱动因素
结构方程模型显示土壤含水量（SWC）通过调控温度（ST）和酶活性（UE、AKP）间接增产。RF证实大土细菌多样性（贡献度>50%）和根内真菌多样性是关键驱动因子，DF处理使产量提升19.02%（4452.13 kg·ha^-1）。

该研究创新性揭示DF通过"微生物-土壤-植物"三级互作提升农业生态系统功能：①富集塑料降解菌（如Sphingomonas）加速地膜分解；②确定性组装过程增强微生物功能稳定性；③核心菌群（如Amycolatopsis）与酶活性（UE、CAT）协同促进养分循环。研究成果为绿色农业技术推广提供了理论依据，对实现"双碳"目标具有重要意义。