青藏高原不同生境土壤細菌群落結(jié)構(gòu)特征及其與環(huán)境的關(guān)系

程 亮，王 信，郭青云

(1.青海大學農(nóng)林科學院植物保護研究所，青海 西寧 810016；2.青海大學農(nóng)林科學院土壤肥料研究所，青海 西寧 810016；3.青海大學省部共建三江源生態(tài)與高原農(nóng)牧業(yè)國家重點實驗室，青海 西寧 810016；4.青海省農(nóng)業(yè)有害生物綜合治理重點實驗室，青海 西寧 810016)

21世紀以來，由于全球生態(tài)環(huán)境的破壞、自然資源的不可再生耗損以及因此而造成的生物多樣性的喪失，使得微生物多樣性的研究在環(huán)境監(jiān)測[1]、新能源和新資源開發(fā)[2]、遺傳研究[3]和物種多樣性保護[4]等方面起著越來越重要的作用。同時，土壤微生物多樣性在土壤生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)和安全調(diào)控中也發(fā)揮著重要作用[5]。開展土壤微生物多樣性的研究，不僅能了解土壤微生物生態(tài)中起重要作用的微生物類群，還可以預測其在土壤養(yǎng)分變化中的功能。

青藏高原在漫長的地質(zhì)發(fā)育和自然演替過程中，不僅形成了其特殊的高寒草原和草甸生態(tài)系統(tǒng)，還具有沙漠、濕地及多種森林類型的自然生態(tài)系統(tǒng)。這些特殊的地理環(huán)境蘊含著豐富的微生物資源，是寶貴的生物種質(zhì)資源庫。鑒于此，近些年來，針對青藏高原這一特殊地理環(huán)境的微生物多樣性研究越來越多，其研究方向主要集中于土壤[6]、冰川[7-8]、凍土區(qū)[9]、高寒草甸[10-11]和湖泊[12]等環(huán)境下微生物的多樣性及其與相應(yīng)環(huán)境間的相互關(guān)系。

近年來微生物多樣性的研究逐漸由傳統(tǒng)的培養(yǎng)方法，向免培養(yǎng)的分子生物學技術(shù)轉(zhuǎn)變，如DNA的指紋圖譜、分子雜交、克隆文庫測序、高通量測序(Pyroseqencing)、穩(wěn)定同位素探測(Stable isotope probing，SIP)、基因芯片(Gene chip)以及轉(zhuǎn)錄組學(Transcriptomics)等技術(shù)。利用這些先進的分子生物學技術(shù)，極大地提高了微生物多樣性的研究水平。

在本研究中，選取青藏高原青海地區(qū)不同樣點土壤作為研究對象，采用Illumina Miseq高通量測序方法，在分析土壤細菌群落豐度和多樣性的基礎(chǔ)上，對土壤細菌群落結(jié)構(gòu)與土壤環(huán)境的相關(guān)性進行分析，試圖為預測環(huán)境因子對土壤微生物多樣性的影響和響應(yīng)提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)域位于青藏高原東北部，屬于典型的大陸性干旱半干旱氣候，輻射強烈，日照多，氣溫低，積溫少，氣溫隨高度和緯度的升高而降低。年總輻射量值高達585.8～753.1 kJ·cm-2，冬季平均積雪厚度為10～40 cm，>10℃的年積溫為1 100～2 901.1℃，全年日照2 300～3 600 h，年蒸發(fā)量>2 000 mm。

1.2 樣地設(shè)置與數(shù)據(jù)采集

2015年8月在5種不同類型的土壤分布區(qū)域選擇樣點，包括耕地土壤區(qū)域的樂都蒲臺、大通朔北、湟源申中、貴德河西和德令哈5個地點，山地草甸土區(qū)域的大通北川河、拉脊山、橡皮山、黑馬河和倒淌河5個地點，灰褐土區(qū)域的群加和哈里哈圖2個地點，黑鈣土區(qū)域的湟中李家山、海晏和西海鎮(zhèn)3個地點，灰漠土區(qū)域的茶卡、尕海和柯柯3個地點。在每個分布地點隨機選擇代表性樣地，共18個樣地，每個樣地分別設(shè)置3個10 cm×10 cm樣方為重復，每個樣方間隔約10 m；去掉土壤上層枯枝落葉等雜物后，在每個樣方內(nèi)用直徑4.5 cm取土器采集表層15 cm深度的土樣，混合后約1 000 g分別裝入自封袋并做標記，保存于4℃的冰盒，帶回實驗室，然后過2 mm的篩子，樣品分裝2份，1份置于4℃冰箱用于測定土壤的理化性質(zhì)，另1份置于-70℃低溫冰箱中用于土壤DNA基因組提取。土壤樣地概況見表1。

表1 研究區(qū)各土壤樣地環(huán)境因子概況

1.3 土壤主要理化性質(zhì)的測定

土壤pH值采用電位法測定；土壤含水量采用烘干法測定；土壤有機碳采用重鉻酸鉀氧化外加熱法；總氮采用半微量凱氏定氮法；總磷采用高氯酸溶液—鉬銻抗比色法測定[13]；土壤鉀用醋酸浸提—火焰光度法[13]。

1.4 土壤DNA基因組提取和測序

將每個樣點的土壤樣品解凍、混勻后，各取2份等量(0.5 g)的樣品進行DNA提取。這2份樣品在后續(xù)試驗中相互獨立，為2份重復，以便檢驗測序結(jié)果的一致性。樣品使用OMEGA Soil DNA Kit(Qiagen Inc., USA)試劑盒提取DNA，使用NanoDrop 2000(Thermo Scientific Inc.,USA)測定DNA的濃度和純度。利用引物319F(ACTCCTACGGAGGCAGCAG)與806R(GGACTACHVGGGTWTCTAAT)擴增其V3-V4區(qū)基因片段。修飾后的引物含有不同的Barcode以區(qū)分不同的樣品。PCR反應(yīng)體系為25 μL：2 μL DNA樣品，0.125 μL Ex Taq酶，2.5 μL 10×Ex Taq Buffer，2 μL dNTPs，引物各1 μL，添加適量無菌水使體系達25 μL。PCR反應(yīng)擴增條件為：94℃，5 min；34×(96℃，30s；55℃，30 s；72℃，60 s)； 72℃，10 min。獲得的PCR產(chǎn)物進行瓊脂糖電泳，使用瓊脂糖回收試劑盒(cat:SK8131)回收，回收產(chǎn)物用Qubit 2.0定量混勻，送往Macrogen Inc.(Seoul, Korea) llumina Miseq 250PE平臺測序。

1.5 生物信息分析與數(shù)據(jù)處理

根據(jù)Barcode序列拆分各樣品數(shù)據(jù)，然后截取Barcode和引物的序列使用FLASH進行拼接；高通量序列數(shù)據(jù)使用QIIME進行數(shù)據(jù)處理；運用CD-HIT-OTU軟件對所有樣品的全部有效數(shù)據(jù)進行聚類，以97%的一致性(Identity)將序列聚類成為操作分類單元OTUs(Operational taxonomic units)，篩選OTUs中出現(xiàn)頻數(shù)最高的序列作為OTUs代表序列。用RDP Classifier (Version 2.2, http: //sourceforge. net/ projects/rdp-classifier/)方法與以Greengenes數(shù)據(jù)庫(http: //greengenes. lbl. gov/cgi-bin/nph-index.cgi)對OTUs代表序列進行物種注釋分析，在不同分類水平上統(tǒng)計各樣本的群落組成，并對 OTUs進行豐度和α多樣性指數(shù)分析。選取 Chao1和 Ace指數(shù)反映微生物豐富度，用 Simpson和 Shannon指數(shù)反映微生物多樣性。冗余分析(Redundancy analysis，RDA)能同時結(jié)合物種組成和環(huán)境因子計算，直觀地把環(huán)境因子、物種、樣方同時表達在排序軸的坐標平面上。排序圖中箭頭所處象限，代表著環(huán)境因子與排序軸間的正負相關(guān)性；箭頭連線的長度代表著各環(huán)境因子對排序軸的貢獻，即環(huán)境因子與排序軸相關(guān)性的大??；彼此間的關(guān)系則反映為箭頭的方向和夾角；各樣地在坐標平面內(nèi)的位置反映了不同樣地(群落)的生態(tài)學特性。排序軸間的相關(guān)性可以說明排序圖反映物種多樣性隨著環(huán)境因子變化的趨勢。RDA通過CANOCO Version 5.0 分析軟件及CANODRAW Version 5.0作圖軟件完成。Pearson系數(shù)分析土壤細菌群落多樣性(系統(tǒng)發(fā)育多樣性和OTUs數(shù)量)與土壤因子的相關(guān)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 多樣性指數(shù)分析

青藏高原青海地區(qū)不同土壤細菌16S rDNA通過高通量測序，總共獲得1 463 157條有效序列，所得樣品序列數(shù)目平均數(shù)量在81 286左右，樣品OTUs數(shù)量在4 344～5 764之間，相應(yīng)文庫覆蓋率為84.8%～93.9%，說明本研究中各樣品文庫包含了大多數(shù)細菌類群，基本能反映樣品內(nèi)生細菌群落結(jié)構(gòu)組成。分別計算了18個樣地總體的4個微生物多樣性指數(shù)(圖1)。ACE指數(shù)和Chao1指數(shù)表明，GH和DT樣地微生物類群多樣性和豐富度最小，QJ和HLHT最高，18個樣地土壤微生物Shannon和Simpson指數(shù)數(shù)量的總體趨勢表現(xiàn)一致，LJS和DT樣地物種多樣性和均勻度較低，其它樣地起伏較大。總體來看，不同樣地的微生物豐富度越大，多樣性、均勻指數(shù)也越大。因此，各多樣性指數(shù)表現(xiàn)出較強的異質(zhì)性，不同樣地差異明顯。

2.2 細菌群落結(jié)構(gòu)分析

土壤細菌類群如圖2所示，土壤樣品中主要優(yōu)勢類群(相對豐度>5%)為Proteobacteria、Actinobacteria、Acidobacteria、Bacteroidetes、Chloroflexi和Firmicutes 6個門，這些細菌占總細菌類群相對豐度的87.1%以上；其次Gemmatimonadetes、Verrucomicrobia、Planctomycetes、Nitrospirae、Cyanobacteria、Elusimicrobia、Chlorobi、Armatimonadetes這些門類群相對豐度較少(≥0.1%)，但仍可以在大多數(shù)土壤樣品中鑒定發(fā)現(xiàn)；除此之外，一些稀有細菌門也被鑒定發(fā)現(xiàn)，同時，Archaea中的一些Euryarchaeota和Crenarchaeota門也被發(fā)現(xiàn)。如圖3所示，在Proteobacteria門中，Alphaproteobacteria是第一大綱，占該門的45.9%，其后是Gammaproteobacteria和Betaproteobacteria，分別占29.0%和13.5%。Actinobacteria門中，Actinobacteria綱是第一大綱，占該門的49.5%，其后是Thermoleophilia和Acidimicrobiia，分別占18.1%和17.2%。Acidobacteria門中Acidobacteria-6和Chloracidobacteria兩個綱均占38.4%。

從圖2中可以觀察到18個樣品中，不同樣品之間細菌群落組成中不同菌群的比例是不同的，以GH和CHK樣品中屬于Actinobacteria的菌群比例最高，分別達到30.6%和29.2%；而DT樣品中屬于Actinobacteria的菌群比例最低，僅6.9%，DT樣品中屬于Proteobacteria的菌群比例最高，達到46.8%，該門的菌群在18個樣品中所占的比例≥27.1%；GH樣品中Acidobacteria的菌群比例最低，僅3.5%。Firmicutes在LJS、GDHX和DT樣品中所占的比例分別為28.3%、19.0%和10.9%。

從“綱”這一分類層次來看(圖 3)，可以看出18個樣品中，以LD樣品中屬于Acidobacteria-6的菌群比例最高，達到9.5%；而GH樣品中屬于該綱分支的菌群比例最低，僅1.4%。而GH樣品中Chloracidobacteria的菌群比例最低，僅0.7%；Alphaproteobacteria和Gammaproteobacteria在18個樣品中菌群比例分布規(guī)律與門水平一樣。

2.3 細菌群落多樣性與環(huán)境因子之間的關(guān)系

為探討土壤細菌α多樣性與土壤因子的關(guān)系，對土壤細菌α多樣性(系統(tǒng)發(fā)育多樣性和OTUs數(shù)量)與土壤pH值、含水量、有機碳等9個土壤因子做相關(guān)性分析。表2表明土壤含水量、土壤鉀含量、有機碳含量、氮含量與細菌物種豐富度和系統(tǒng)發(fā)育多樣性有極強的相關(guān)性(P<0.05)。土壤含水量與細菌物種豐富度和系統(tǒng)發(fā)育多樣性呈負相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)分別為-0.578和-0.475。土壤鉀含量與細菌物種豐富度和系統(tǒng)發(fā)育多樣性呈負相關(guān)(相關(guān)系數(shù)為-0.529和-0.558)，土壤有機碳和總氮含量與細菌物種豐富度呈正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)為0.547和0.499)，與系統(tǒng)發(fā)育多樣性呈負相關(guān)(相關(guān)系數(shù)為-0.548和-0.529)，其它土壤因子與細菌物種豐富度和系統(tǒng)發(fā)育多樣性之間相關(guān)性未達顯著性水平(P>0.05)。

為進一步了解單個環(huán)境因子對土壤中某些優(yōu)勢細菌菌群相對豐度的影響，對兩者做了Pearson相關(guān)性分析，結(jié)果如圖4所示，青藏高原地區(qū)一些優(yōu)勢細菌菌群相對豐度與單個環(huán)境因子的相關(guān)性差異較大。土壤酸桿菌門(Acidobacteria)的相對豐度與土壤有機碳(r=0.473,P=0.047)、鉀含量(r=0.600,P=0.008)和含水量(r=0.674,P=0.003)呈顯著正相關(guān)性，隨著有機碳含量、鉀和含水量的提高，相對豐度顯著升高(圖4A，4B，4C)。而綠彎菌門(Chloroflexi)的相對豐度與土壤含水量(r=-0.525,P=0.025)呈顯著負相關(guān)性，隨著土壤含水量的升高，相對豐度顯著下降(圖4D)。放線菌門(Actinobacteria)的相對豐度與土壤鹽含量(r=0.548,P=0.019)呈正顯著相關(guān)性，隨著土壤含鹽量的提高，相對豐度顯著升高(圖4E)。

圖1 青海高原18個樣地土壤微生物的多樣性指數(shù)Fig.1 Diversity indices of 18 soilmicrobes in Qinghai Plateau

注：相對豐度是基于門分類水平上DNA序列所占的比例頻率。Note: relative abundances are based on the proportional frequencies of those DNA sequences that could be classified at the phylum level圖2 青藏高原18個土壤樣品中基于門分類的主要優(yōu)勢細菌類群豐度圖Fig.2 Relative abundance of the dominant bacterial phyla in the 18 soil samples

注：相對豐度是基于綱分類水平上DNA序列所占的比例頻率。Note: relative abundances are based on the proportional frequencies of those DNA sequences that could be classified at the classes level圖3 青藏高原18個土壤樣品中基于綱分類的主要優(yōu)勢細菌類群豐度圖Fig.3 Relative abundance of the dominant bacterial classes in the 18 soil samples

變量Variable 海拔Elevation/m酸堿度pH總有機碳Total organiccarbon/(g·kg-1)鉀含量K content/(g·kg-1)含鹽量Saltcontent(g·kg-1)含水量Soilmoisture/%總氮量Total N/(g·kg-1)碳氮比C/N磷含量P content/(g·kg-1)系統(tǒng)發(fā)育多樣性Phylogenetic diversity(PD)r-0.1200.241-0.548*-0.558*-0.122-0.475*-0.529*0.071-0.391P0.6350.3360.0380.0310.6300.0460.0460.7790.108OTUs數(shù)量OTUs numberr-0.308-0.3270.547*-0.529*0.155-0.578*0.499*0.0070.084P0.2140.1850.0440.0240.5400.0120.0480.9780.741

注：*表示顯著相關(guān)性(P<0.05)。下同。

Note: * indicate significant correlations (P<0.05). The same below.

圖4 優(yōu)勢細菌群落主要門類相對豐度與有機碳、鉀含量、鹽含量和含水量的相關(guān)性Fig.4 The relationships between relative abundances of dominant bacterial groups and total C content,soil K content, salt content, soil pH and soil moisture

2.4 細菌群落與環(huán)境因子的關(guān)系

2.4.1 環(huán)境因子的RDA排序 從RDA各排序軸的特征值(表3)可以看出，第一、二軸之和占所有排序軸總特征之和(0.4996)的36.98%，可解釋的物種及其分布信息的36.98%。由物種-環(huán)境關(guān)系累計解釋量知，第一、二軸分別可以解釋物種—環(huán)境關(guān)系46.62%和67.37%的信息。且第一、二排序軸的相關(guān)性極小，僅為0.0245(表4)。由9個環(huán)境因子與排序軸之間的相關(guān)系數(shù)可以看出，土壤含水量、總碳和鉀含量等3個環(huán)境因子與排序第二軸呈顯著相關(guān)(P<0.05)。隨著第一排序軸數(shù)值的增大，土壤含水量、總碳和鉀含量明顯減小(呈負相關(guān))，酸堿度和鹽含量與第一排序軸以及總氮與第二排序軸雖未達到顯著相關(guān)，但相關(guān)系數(shù)也較大。

表3 RDA排序的特征值、梯度的長度及積累解釋量

表4環(huán)境因子與排序軸之間的相關(guān)性分析

Table 4 Correlation analysis between environmental factors and ordination axes

排序軸Axis第一軸Axis1海拔Altitude含水量Moisture酸堿度pH總碳TOC總氮TN磷P鉀K碳氮比C/N含鹽量Salt第一軸 Axis11.000-0.18090.2150-0.52920.1324-0.0124-0.2649-0.10800.09500.4143第二軸 Axis20.02450.2141-0.7049*0.2591-0.6104*0.52660.29760.6133*-0.1065-0.2177

2.4.2 細菌群落的RDA排序 為進一步探明土壤理化因子與細菌群落結(jié)構(gòu)的關(guān)系，對兩者做冗余分析，結(jié)果如圖5所示，所有環(huán)境變量對土壤細菌“菌綱“的種類和比例在所有樣品中的分布變化總共具有52.41%的解釋度。8個主要細菌屬的變化與土壤含水量相關(guān)性最高，其次是K含量、TOC含量和TN含量。這4個環(huán)境因子矢量箭頭之間夾角較小，可能具有協(xié)同效應(yīng)。其中Verrucomicrobia、Acidobacteria 和Proteobacteria與土壤含水量呈正相關(guān)，這些菌屬的豐度隨著土壤含水量的增加而增加，相反，Chloroflexi、Gemmatimonadetes、Actinobacteria、Firmicutes、Bacteroidetes與土壤含水量之間呈負相關(guān)，這些菌屬的豐度隨著環(huán)境因子值的增加而減少。通過環(huán)境因子箭頭長度可以看出土壤含水量、鉀含量和土壤有機碳總量是決定樣地微生物多樣性變化規(guī)律的主要因素，而碳氮比的箭頭長度最短，說明其與樣地多樣性關(guān)系不大，不成為影響樣地微生物多樣性變化的主要因素。由于采集樣地分布范圍很大，且相隔多個山系，海拔在試驗樣地微生物分布與多樣性格局上的作用并不明顯；pH值、鉀、磷和有機碳含量是重要的土壤營養(yǎng)因子，在具體地段的微生物分布與多樣性格局上作用較強，但仍受土壤含水量的制約。圖5也反映了微生物多樣性格局變化影響下微生物樣地的分布格局，可以看出，樣地沿主要因子變化方向上的分布相對較有規(guī)律，表明其受與第二軸相關(guān)性較大的環(huán)境因子影響較明顯。在含鹽量較高的GH、KK、CHK、DLH和DTH樣地，微生物分布的主要優(yōu)勢群落有Chloroflexi、Gemmatimonadetes、Actinobacteria和Bacteroidetes，在磷含量較高的DTSB、LD、HLHT樣地，微生物分布的主要群落有Verrucomicrobia。綜合來看，RDA排序以第二軸為界將所有微生物優(yōu)勢群落分為上下兩大類群。第二軸上部微生物類群(GH、KK、CHK、DLH 、DTH和GDHX)的主要環(huán)境特征為pH值、鹽含量高，而土壤含水量、鉀、氮、磷、有機碳總量低，可知這些樣地土壤較干旱、含水量少，土壤貧瘠；而第二軸下部類型剛好與上部相反，其生境的pH值和含鹽量相對較小，土壤營養(yǎng)較高，土壤相對濕潤，含水量高，具體屬于HMH、XPS、QJ、DT、LJS、DTSB和LD的樣地。因此，RDA排序總體上反映了土壤含水量對微生物分布的影響。

3 結(jié)論與討論

3.1 土壤細菌群落組成

土壤細菌是土壤微生物的主要組成部分，絕大多數(shù)土壤優(yōu)勢細菌種類基本相同，主要包括10個左右的細菌類群[14-15]。Guan等[16]在青藏高原分析耕作田、高寒草甸和咸水湖3個主要生態(tài)系統(tǒng)土壤細菌群落結(jié)構(gòu)差異發(fā)現(xiàn)主要優(yōu)勢菌群為變形菌門、放線菌門、擬桿菌門、酸桿菌門和疣微菌門5個門類。Chu等[17]在青藏高原西北部研究表層土壤細菌群落結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)放線菌門、α-變形菌門、酸桿菌門、綠彎菌門和芽單胞菌門5大門類為研究區(qū)的優(yōu)勢類群。而Yuan等[18]在念青唐古拉南面沿海拔梯度取樣研究高山草原土壤細菌群落發(fā)現(xiàn)酸桿菌門、變形菌門、芽單胞菌門為研究范圍內(nèi)最主要的3個細菌門類。叢靜等[19]以神農(nóng)架自然保護區(qū)土壤為試驗樣地，基于16SrRNA宏基因組測序數(shù)據(jù)分析表明土壤微生物群落結(jié)構(gòu)差異顯著性，土壤中豐富度最高的酸桿菌門、疣微菌門和浮霉菌門為主要優(yōu)勢菌類。

TOC: total organic carbon; TN: total nitrogen; C/N: carbon/nitrogen圖5 細菌群落與環(huán)境因子的冗余分析Fig.5 RDA showing associations between environmental factor and bacterial class

本研究對青藏高原5種土壤類型18個樣點的土壤細菌群落結(jié)構(gòu)進行了高通量分析，在較大尺度上對細菌群落豐度和多樣性及其影響因子進行了研究。結(jié)果表明，采集的18個土壤樣品中具有豐富的微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性，主要有50大門類，變形菌門(Proteobacteria)、放線菌門(Actinomycete)、酸桿菌門(Acidobacteria)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、綠彎菌門(Chloroflexi)和厚壁菌門(Firmicutes)等6大門類是主要的門類，占據(jù)整個細菌類群相對豐度的87.1%以上。大多數(shù)細菌門在18個土壤樣品中相對穩(wěn)定，其中幾個門表現(xiàn)出相對豐度的變化，例如，來自灰漠土土壤樣品GH和CHK中放線菌門的比例最高，分別達到30.6%和29.2%；在山地草甸土土壤樣本DT中放線菌門的比例最低，只有6.9%，然而變形菌門的比例最高，達到46.8%。

3.2 細菌群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子

就土壤微生物而言，多種生物和非生物因素(如植被[20-22]，土壤特性[23-24]，土壤質(zhì)地[25]，土地利用[26-27]，地理距離[27]和pH值[28-30])均可影響其群落分布。不同地區(qū)和氣候類型下陸地生態(tài)系統(tǒng)的自然變異和所受的人為干擾不同，因而可能導致土壤微生物群落的地理空間分異。土壤有機碳、氮素、磷素和鉀素等是土壤主要的養(yǎng)分指標，其中碳是微生物生長的必需元素，是限制微生物生長的關(guān)鍵因子，而青藏高原青海地區(qū)屬于極端干旱寒冷地區(qū)，土壤碳含量相對較低，營養(yǎng)物種相對匱乏，在其他環(huán)境因子如pH值、含水量、溫度等差異不大的情況下，土壤含碳量的高低對微生物群落的分布就具有決定性的作用。在本研究中，不同采樣地土壤細菌群落分布完全不同，Person相關(guān)性分析和RDA分析發(fā)現(xiàn)，土壤含水量(SM)和有機碳含量(TOC)以及鉀含量與細菌群落分布最為顯著相關(guān)，說明在青藏高原地區(qū)，土壤有機碳含量和含水量以及鉀含量是影響細菌群落分布的主要環(huán)境因子，這與對南極土壤[31-32]、加拿大北極凍土帶[33]和青藏高原北麓河段多年凍土細菌影響因素的研究結(jié)果[7,9,34]基本一致。

土壤pH值不僅是細菌群落垂直分布的關(guān)鍵驅(qū)動因子之一，也強烈影響細菌微生物的多樣性和群落組成。在本研究中，由于18個土壤樣品的pH值差異相對較小，只有1.00，所以不同土壤細菌群落組成和多樣性與土壤pH值之間的相關(guān)性也較小，但是某些優(yōu)勢細菌門(Verrucomicrobia和Cyanobacteria)的相對豐度與土壤pH值呈顯著相關(guān)。這和以前學者的研究有所不同[7,27]。土壤微生物群落組成和多樣性隨海拔升高呈現(xiàn)明顯的垂直分布模式，一般來說，微生物多樣性隨海拔的增加呈現(xiàn)遞減或單峰模式[15,35-36]。本研究區(qū)域處于海拔2 146～3 815 m之間，研究的尺度相對較大，海拔梯度對土壤細菌群落的多樣性影響不明顯，土壤細菌Shannon指數(shù)隨海拔的增加變化不大，且各群落類型間差異不顯著，細菌多樣性未呈現(xiàn)明顯的遞減和單峰趨勢。這與申聰聰?shù)萚37]對長白山海拔530～2 200 m的土壤細菌群落的垂直分布及其驅(qū)動機制的研究結(jié)果一致。

綜上所述，青藏高原18個樣點，土壤細菌最主要的6個優(yōu)勢門類為變形菌門、放線菌門、酸桿菌門、擬桿菌門、綠彎菌門和厚壁菌門，土壤有機碳含量、土壤含水量和鉀元素含量是驅(qū)動細菌群落結(jié)構(gòu)和α多樣性的主導因素，這些結(jié)果為預測微生物對環(huán)境變化的響應(yīng)提供了基礎(chǔ)。青藏高原的土壤微生物群落豐度和多樣性是復雜的，本研究只對18個采樣地點5種類型的土壤進行了調(diào)查分析，而對于其它土壤類型和生境的土壤微生物群落豐度和多樣性特征還需進一步研究。