土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性對(duì)不同林齡閩楠人工林的響應(yīng)

（中南林業(yè)科技大學(xué) a.林學(xué)院；b.水土保持與荒漠化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

閩楠Phoebe bournei(Hemsl.) Yang 是中國(guó)傳統(tǒng)珍貴用材樹(shù)種和優(yōu)良園林綠化樹(shù)種，已被列入了國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的南方集林區(qū)珍貴用材樹(shù)種和國(guó)家戰(zhàn)略儲(chǔ)備林樹(shù)種之一[1]。土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性直接影響土壤理化性質(zhì)及土壤養(yǎng)分的組成與轉(zhuǎn)化[2]。土壤細(xì)菌對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量的變化高度敏感，常被用來(lái)評(píng)價(jià)農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境變化[3]，土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性的變化特征在生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)中起著關(guān)鍵作用，影響著植被的發(fā)育和演替[4]。土壤微生物作為熱點(diǎn)問(wèn)題，已成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外土壤學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。人工林年齡的變化對(duì)土壤微生物多樣性[5]和微生物群落結(jié)構(gòu)[6]有很強(qiáng)的影響。王超群等[7]對(duì)不同林齡杉木人工林土壤微生物群落代謝功能差異進(jìn)行研究，結(jié)果表明0～20 cm 土層土壤微生物群落的代謝活性、Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)、Pielou 均勻度指數(shù)、Simpson 優(yōu)勢(shì)度指數(shù)、McIntosh 多樣性指數(shù)和McIntosh 均勻度指數(shù)均隨林齡的增加而增加。牛小云等[8]通過(guò)對(duì)遼寧不同林齡日本落葉松人工林土壤微生物、養(yǎng)分及酶活性進(jìn)行研究，結(jié)果表明土壤微生物、養(yǎng)分及酶活性各項(xiàng)指標(biāo)基本呈現(xiàn)11 或47 a 林齡較高，20 或34 a 林齡較低，且隨著林齡增加土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及酶活性變化呈減小的趨勢(shì)。此外，土壤中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)受土壤理化性質(zhì)的驅(qū)動(dòng)，有機(jī)質(zhì)與土壤微生物群落結(jié)構(gòu)之間存在很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性[9]，土壤中的氮磷鉀元素是影響細(xì)菌群落組成的主要因素[10]。目前，隨著人工林年齡增長(zhǎng)，土壤微生物方面的研究在桉樹(shù)[11]、松樹(shù)[12]和杉木[13]等速生樹(shù)種中研究較多，而關(guān)于閩楠人工林的研究，大多集中在對(duì)閩楠人工林的生物量[14]和碳密度[15]，優(yōu)良家系的培育、育苗技術(shù)[16-17]和遺傳改良[18]及其生長(zhǎng)特性等方面[19-20]，對(duì)于不同林齡閩楠人工林微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性，及其與土壤化學(xué)性質(zhì)的研究卻很少被關(guān)注。本研究選擇5年生、10年生、15年生和40年生閩楠人工林作為研究對(duì)象，通過(guò)Illumina HiSeq 高通量技術(shù)和冗余分析的方法探究不同林齡閩楠人工林土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性的演變特征及其與化學(xué)性質(zhì)的關(guān)系，旨在揭示細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性對(duì)不同林齡閩楠人工林的響應(yīng)機(jī)制，找出影響土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性的最敏感的環(huán)境因子，以期為促進(jìn)閩楠人工林土壤質(zhì)量的改善，以及閩楠人工林高效可持續(xù)經(jīng)營(yíng)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于湖南永州市金洞林場(chǎng)（110°53′25″—112°13′17″E，26°2′33″—26°21′25″N）。屬于中亞熱帶東南季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，年均降水量為1 600～1 900 mm，年平均氣溫16.3～17.7℃，年均日照時(shí)間1 300～1 740 h，無(wú)霜期293 d。土壤類(lèi)型為第四紀(jì)紅壤和黃壤，成土母巖以砂巖、頁(yè)巖、碳質(zhì)板巖為主。研究區(qū)內(nèi)森林覆蓋率達(dá)86%，林木蓄積達(dá)2.98×106m3，林場(chǎng)境內(nèi)森林茂盛，物種多樣，據(jù)調(diào)查有高等植物210 科，1 557 種，屬?lài)?guó)家保護(hù)植物銀杏、紅豆杉、鐘萼木、傘花木、吉赤皮青岡、古圓櫧、古楠木等56 種。

1.2 樣地設(shè)置與樣品的采集

分別選擇坡度、坡向、海拔、土壤和地形等立地因子相同或相似的不同林齡閩楠人工林試驗(yàn)樣地，分別為：5年生閩楠幼齡林（Y5）、10年生閩楠中齡林（Y10）、15年生閩楠近熟齡林（Y15）和40年生閩楠成熟林（Y40）。在每個(gè)林齡分上坡、中坡和下坡設(shè)置3 塊20 m×20 m 的標(biāo)準(zhǔn)地，共12塊標(biāo)準(zhǔn)地，并對(duì)樣地內(nèi)林木進(jìn)每木檢尺，測(cè)定胸徑、樹(shù)高，調(diào)查樣地的地形地貌、土壤類(lèi)型、群落結(jié)構(gòu)及林下植被進(jìn)行調(diào)查。樣地基本概況見(jiàn)表1。

土壤樣品采集于2019年3月中旬，在每塊標(biāo)準(zhǔn)樣地內(nèi)采用“S”布點(diǎn)采取土壤樣品，取18 個(gè)土芯（直徑5 cm），取去除土壤表層的腐殖質(zhì)及雜質(zhì)后的0～20 cm 的土樣混合成一個(gè)復(fù)合樣品。然后利用四分法將土壤分為4 份取其中一份，每一個(gè)林齡總共有3 個(gè)復(fù)合樣品。從每一個(gè)取出的復(fù)合樣品中，取大約10 g 去除根和石子的新鮮土過(guò)2 mm 篩，放入滅菌后的離心管中并立即放入液氮中用于16 Sr DNA 分析，到達(dá)實(shí)驗(yàn)室后樣品保存在零下80 ℃的冰箱中，其余的新鮮土（約500 g）自然風(fēng)干后過(guò)2 mm 的篩用于化學(xué)性質(zhì)的測(cè)定。

表1 不同林齡階段閩楠人工林樣地基本概況Table 1 Basic overview of the plantation of Phoebe bournei in different stages of forest ages

1.3 土壤化學(xué)性質(zhì)的測(cè)定

土壤pH 值采用水土比2.5:1 的酸度計(jì)法；有機(jī)碳（SOC）采用高鉻酸鉀高溫外加熱法；全氮（TN）采用凱氏定氮法；全磷（TP）和全鉀（TK）采用氫氧化鈉熔融法；堿解氮（AN）采用堿解擴(kuò)散法；土壤有效P（AP）、速效K（AK）采用Mehlich3浸提液－原子吸收分光光度計(jì)法。

1.4 DNA 提取及細(xì)菌16S rDNA PCR 擴(kuò)增及測(cè)序技術(shù)

土壤總DNA 采用CTAB 方法對(duì)樣本的基因組DNA 進(jìn)行提取之后利用瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)DNA 的純度和濃度，取適量的樣品于離心管中，使用無(wú)菌水稀釋樣品至1 ng/μL。以稀釋后的基因組DNA 為模板，16srdnav3-v4 區(qū)引物為341F (CCTAYGGGRBGCASCAG)-806R(GGACTACNNGGGTATCTAAT)，進(jìn)行PCR 擴(kuò)增。酶和緩沖液使用New England Biolabs 公司的Phusion?High-Fidelity PCR Master Mix with GC Buffer。使用高效和高保真的酶進(jìn)行PCR，確保擴(kuò)增效率和準(zhǔn)確性。PCR 反應(yīng)體系和程序（30 μL）：Phusion Master Mix（2×）15 μL；Primer（2 μmol）3 μl（6 μmol）；gDNA（1 ng/μL）10 μL（5～10 ng）H2O2μL 反應(yīng)程序：98℃預(yù)變性1 min；30 個(gè)循環(huán)（98℃，10 s；50℃，30 s；72℃，30 s）；72℃，5 min。采用Bio-radT100 梯度PCR 儀進(jìn)行分析，PCR 產(chǎn)物使用2%濃度的瓊脂糖凝膠進(jìn)行電泳檢測(cè)。根據(jù)PCR 產(chǎn)物濃度進(jìn)行等濃度混樣，充分混勻后使用1×TAE 濃度2%的瓊脂糖膠電泳純化PCR 產(chǎn)物，選擇主帶大小在400～450 bp 之間的序列，割膠回收目標(biāo)條帶。產(chǎn)物純化試劑盒使用的是Thermo Scientific公司GeneJET膠回收試劑盒。

1.5 細(xì)菌多樣性分析

使用Qiime 軟件（Version 1.7.0）計(jì)算Shannon均勻度指數(shù)、Simpson 均勻度指數(shù)、Ace 豐富度指數(shù)和Chao1 豐富度指數(shù)。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法

統(tǒng)計(jì)方法采用Microsoft Excel 2016、SPSS20.0和Canoco 5.0 數(shù)據(jù)處理軟件，并進(jìn)行ANOVA 單因素方差分析，采用LSD 差異顯著性檢驗(yàn)比較不同林齡閩楠人工林土壤化學(xué)性質(zhì)和微生物多樣性的差異，利用冗余分析（RDA）揭示土壤化學(xué)性質(zhì)與微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性的相互關(guān)聯(lián)機(jī)制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同林齡閩楠人工林土壤化學(xué)性質(zhì)的差異

土壤pH 值、有機(jī)碳、全氮、全磷、全鉀、堿解氮和速效鉀在不同林齡閩楠人工林之間均存在顯著差異（P＜0.05），而有效磷在不同林齡閩楠人工林之間差異性不顯著（P=0.185）（表2）。其中，土壤pH 值、有機(jī)碳、速效鉀含量隨著林齡增加先增高后下降，在15年生時(shí)最高，分別為4.09、23.55 g/kg 和150.50 mg/kg。全氮的含量隨著林齡增加先增高后下降再增高的趨勢(shì)，在10年生時(shí)最高為3.16 g/kg。全磷的含量總體上隨著林齡增加而增高，在40年生時(shí)最高為0.98 g/kg。全鉀的含量隨著林齡增加先下降后增高，在5年生時(shí)最高為7.45 g/kg。堿解氮的含量隨著林齡增加呈現(xiàn)先下降后增高再下降的趨勢(shì)，在15年生時(shí)最高為158.23 mg/kg。閩楠人工林土壤類(lèi)型主要屬于酸性紅壤（pH 值＜4.5）。

2.2 不同林齡閩楠人工林土壤細(xì)菌測(cè)序數(shù)據(jù)分析

16S rDNA 檢測(cè)表明，在97%的相似水平下，隨著林齡增加OTUs 平均個(gè)數(shù)先增高后下降，在10年生時(shí)最高為3 179 個(gè)，5年生時(shí)最小為2 755個(gè)，12 個(gè)樣品共34 998 個(gè)OTUs 被測(cè)出，每個(gè)樣品范圍為1 939～2 420，平均OTU 個(gè)數(shù)2 142 個(gè)。樣品共得到616 646 條序列數(shù)，各個(gè)樣品的有效序列長(zhǎng)度一般在411 bp 左右，文庫(kù)覆蓋率范圍為98.94%～99.52%，說(shuō)明樣品基因序列被檢出的概率很高，能夠反映檢測(cè)樣品土壤細(xì)菌群落的真實(shí)情況（表3）。12 個(gè)樣品的曲線趨向平坦時(shí)，說(shuō)明測(cè)序數(shù)據(jù)量漸進(jìn)合理，更多的數(shù)據(jù)量只會(huì)產(chǎn)生少量新的OTUs（圖1）。

表3 不同林齡閩楠人工林土壤細(xì)菌測(cè)序數(shù)據(jù)Table 3 Sequencing data of soil bacteria in different ages of Phoebe bournei

圖1 OUT 稀釋曲線Fig.1 OUT dilution curve

2.3 不同林齡閩楠人工林土壤細(xì)菌群落組成和結(jié)構(gòu)分析

不同林齡閩楠人工林細(xì)菌群落組成存在顯著差異，尤其是5年生和10年生閩楠人工林差異最為顯著（圖2）。主坐標(biāo)分析（PCoA）結(jié)果顯示，PC1 的貢獻(xiàn)率為41.21%，PC2 的貢獻(xiàn)率為23.75%，兩者共解釋了64.96%。從樣點(diǎn)的細(xì)菌群落組成來(lái)看，在PC1 中，5年生、15年生和10年生閩楠人工林細(xì)菌群落組成差異較大，尤其是5年生和10年生閩楠人工林差異最為顯著，而40年生與10年生和15年生閩楠人工林細(xì)菌群落組成差異不顯著；在PC2 中，15年生和10年生閩楠人工林細(xì)菌群落組成差異較大，而40年生和5年生閩楠人工林細(xì)菌群落組成差異不顯著。

圖2 土壤細(xì)菌OTU 主坐標(biāo)分析Fig.2 Analysis of the main coordinates of soil bacteria OTU

對(duì)OTU 代表序列進(jìn)行物種注釋并歸類(lèi)，12個(gè)樣品共識(shí)別出21 門(mén)，43 綱，88 目，153 科，204 屬和395 種。12 個(gè)樣品的土壤細(xì)菌門(mén)分類(lèi)群落餅圖顯示：排名前10 主要菌門(mén)中，變形菌門(mén)（Proteobacteria）（30.87%）、酸桿菌門(mén)（Acidobacteria）（26.98%）、綠彎菌門(mén)（Chloroflexi）（16.49%）、放線菌門(mén)（Actinobacteria）（9.80%）為主要菌門(mén)（圖3）。同時(shí)，根據(jù)不同林齡閩楠人工林土壤細(xì)菌群落優(yōu)勢(shì)菌門(mén)相對(duì)豐度的熱圖顯示：細(xì)菌群落菌門(mén)的相對(duì)豐度在不同林齡條件下存在差異，且各菌門(mén)的差異性均不相同（圖4）。

圖3 林齡閩楠人工林土壤細(xì)菌門(mén)分類(lèi)群落餅Fig.3 Soil bacterium gate classification community pie chart of Pinnacle sinensis plantation

不同林齡閩楠人工林土壤細(xì)菌群落的相對(duì)豐度在門(mén)水平下綠彎菌門(mén)、厚壁菌門(mén)和GAL15 均有顯著性差異（P＜0.05），而在變形菌門(mén)、酸桿菌門(mén)、放線菌門(mén)、浮霉菌門(mén)、疣微菌門(mén)、芽單胞菌門(mén)、擬桿菌門(mén)和衣原體中無(wú)顯著性差異（P＞0.05，表4）。其中，綠彎菌門(mén)和GAL15 的相對(duì)豐度隨著林齡增加呈現(xiàn)先增高后下降再增高的趨勢(shì)，在10年生時(shí)最高，分別為23.47%和1.49%，顯著高于5年和15年生閩楠人工林，厚壁菌門(mén)的相對(duì)豐度隨著林齡增加總體呈下降的趨勢(shì)，在5年生時(shí)最大為3.69%，顯著高于15年和40年生閩楠人工林。此外，變形菌門(mén)在15年生閩楠人工林中含量最豐富，酸桿菌門(mén)和綠彎菌門(mén)在10年生閩楠人工林中含量最豐富，而浮霉菌門(mén)和厚壁菌門(mén)在5年生閩楠人工林中含量最豐富，放線菌門(mén)在40年生閩楠人工林中含量最豐富（圖5）。

2.4 不同林齡閩楠人工林土壤細(xì)菌群落多樣性分析

不同林齡閩楠人工林土壤細(xì)菌群落多樣性Shannon 均勻度指數(shù)、Simpson 均勻度指數(shù)、Ace豐富度指數(shù)和Chao1 豐富度指數(shù)均存在顯著差異（P＜0.05，表5），其中Simpson 均勻度指數(shù)和Ace 豐富度指數(shù)隨著林齡增加呈現(xiàn)先下降后增高再下降的趨勢(shì)，在15年生時(shí)最高，分別為0.24和32.31。Shannon 均勻度指數(shù)隨著林齡增加呈現(xiàn)先增高后下降再增高的趨勢(shì)，在10年生時(shí)最高為1.92。Chao1 豐富度指數(shù)隨著林齡增加先增高后下降，在15年生時(shí)最高為26.33。

2.5 土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性與化學(xué)性質(zhì)的冗余分析

蒙特卡洛檢驗(yàn)表明土壤化學(xué)性質(zhì)與優(yōu)勢(shì)細(xì)菌菌門(mén)的相對(duì)豐度顯著相關(guān)（P＜0.05），其中，有機(jī)碳、有效鉀和全磷與土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)相關(guān)性較強(qiáng)。第一主軸解釋了62.89%的變化，第二主軸解釋了23.93%的變化，兩者共解釋了86.82%的變化。有機(jī)碳、有效鉀和全磷與RDA1 正相關(guān)性最強(qiáng)，主要表現(xiàn)在：其與芽單胞菌門(mén)、變形菌門(mén)和放線菌門(mén)較強(qiáng)的正相關(guān)，與厚壁菌門(mén)、酸桿菌門(mén)、疣微菌門(mén)、綠彎菌門(mén)和芽單胞菌門(mén)較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性。堿解氮和全鉀與RDA2正相關(guān)性最強(qiáng)，主要表現(xiàn)在：其與浮霉菌門(mén)、變形菌門(mén)和放線菌門(mén)較強(qiáng)的正相關(guān)，與GAL15 和綠彎菌門(mén)較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性。此外，全氮與RDA2 負(fù)相關(guān)性最強(qiáng)，其與土壤主要優(yōu)勢(shì)菌門(mén)的相關(guān)性與堿解氮和全鉀的相反（圖6）。

圖4 不同林齡閩楠人工林土壤細(xì)菌群落優(yōu)勢(shì)菌門(mén)相對(duì)豐度的熱圖Fig.4 Heat map of the relative abundance of dominant bacterial species in soil bacterial communities of different ages of Phoebe bournei

表4 不同林齡閩楠人工林土壤優(yōu)勢(shì)細(xì)菌菌門(mén)的相對(duì)豐度Table 4 Relative abundance of dominant bacteria in the soil of different ages of Phoebe bournei

蒙特卡洛檢驗(yàn)表明土壤化學(xué)性質(zhì)與優(yōu)勢(shì)細(xì)菌菌門(mén)的相對(duì)豐度顯著相關(guān)（P＜0.05），其中，有機(jī)碳、有效鉀和全磷與土壤細(xì)菌群落多樣性相關(guān)性較強(qiáng)。第一主軸解釋了66.15%的變化，第二主軸解釋了21.62%的變化，兩者共解釋了86.77%的變化。有機(jī)碳、有效鉀和全磷與RDA1 正相關(guān)性最強(qiáng)，主要表現(xiàn)在：其與Simpson 均勻度指數(shù)和Chao1 豐富度指數(shù)較強(qiáng)的正相關(guān)，與Ace 豐富度指數(shù)和Shannon 均勻度指數(shù)較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性。堿解氮和全鉀與RDA2 正相關(guān)性最強(qiáng)，主要表現(xiàn)在：其與Ace 豐富度指數(shù)、Simpson 均勻度指數(shù)和Chao1 豐富度指數(shù)的較強(qiáng)正相關(guān)，與Shannon 均勻度指數(shù)較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性。此外，全氮與RDA2 負(fù)相關(guān)性較強(qiáng)，其與土壤細(xì)菌多樣性指數(shù)的相關(guān)性與堿解氮和全鉀的相反（圖7）。

圖5 不同林齡閩楠人工林土壤細(xì)菌群落優(yōu)勢(shì)菌門(mén)相對(duì)豐度分布Fig.5 Relative abundance distribution of dominant bacteria in soil bacterial communities of different ages of Phoebe bournei

表5 不同林齡閩楠人工林土壤細(xì)菌群落多樣性差異Table 5 Differences in soil bacterial community diversity in different plantations of Pinus sylvestris

3 討 論

3.1 林齡對(duì)閩楠人工林土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

本研究發(fā)現(xiàn)，不同林齡閩楠人工林土壤pH值、有機(jī)碳、全氮、全磷、全鉀、堿解氮和速效鉀均存在顯著差異，其中15年生閩楠人工林有機(jī)碳、堿解氮和速效鉀的含量顯著高于其它林齡，而5年生閩楠人工林的有機(jī)碳、全氮、全磷和速效鉀的含量顯著低于其它林齡，這表明閩楠人工林在不同的發(fā)育周期，其土壤肥力質(zhì)量變化比較大，在經(jīng)營(yíng)的過(guò)程中更應(yīng)該注重施肥等管理措施。然而隨著閩楠人工林的持續(xù)種植，40年生閩楠人工林土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮和速效鉀的含量顯著小于15年生，這可能是由于持續(xù)經(jīng)營(yíng)方式不斷消耗土壤地力，而在目前的經(jīng)營(yíng)方式下并未及時(shí)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)元素，僅靠凋落物分解難以維持林地的持續(xù)經(jīng)營(yíng)。胡士達(dá)[21]對(duì)不同林齡閩楠人工林生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的研究表明土壤中有機(jī)碳碳、全氮含量均表現(xiàn)為14 a＞60 a＞45 a，14 a 和60 a 顯著高于45 a；全磷含量表現(xiàn)為45 a＞60 a＞14 a，這與本研究的研究結(jié)果相一致。此外，5 a 到10 a，土壤有機(jī)碳、全氮和速效鉀均呈顯著增加的趨勢(shì)，而全鉀和堿解氮呈顯著減小的趨勢(shì)；10 a 到15 a，土壤有機(jī)碳、全磷、全鉀、堿解氮和速效鉀均呈顯著增加的趨勢(shì)，而全氮呈顯著減小的趨勢(shì)；15～40 a，土壤全磷呈顯著增加的趨勢(shì)，而有機(jī)碳、堿解氮和速效鉀全氮均呈顯著減小的趨勢(shì)，這可能是由于閩楠不同的生長(zhǎng)發(fā)育周期，其對(duì)土壤元素的吸收利用效率不同導(dǎo)致的，而且這種利用機(jī)制的不同，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分的不均勻效應(yīng)。大量研究表明，不同樹(shù)種在不同林齡類(lèi)型下，土壤養(yǎng)分元素的增加和減小的趨勢(shì)并不一致[22-23]。此外，在不同林齡條件下，土壤有效磷的含量無(wú)顯著性差異，可能是由于在酸性土壤中極易形成磷酸鹽沉淀，這也通常是亞熱帶酸性土壤中磷的有限性的限制性因子。

3.2 林齡對(duì)閩楠人工林土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性的影響

大量研究表明，隨著森林種植林齡的增加土壤微生物群落結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生巨大影響[24]。在本研究中，不同林齡閩楠人工林細(xì)菌群落組成存在顯著差異，尤其是5年生和10年生閩楠人工林差異最為顯著。這可能是由于隨著林分的增加植物—土壤之間的交互作用發(fā)生改變，導(dǎo)致植物生理生化機(jī)制進(jìn)行不同類(lèi)型的分化，及其與土壤的適應(yīng)和相互協(xié)調(diào)能力的改變，從而導(dǎo)致土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的差異[25]。同時(shí)，本研究檢測(cè)出變形菌門(mén)（30.87%）、酸桿菌門(mén)（26.98%）、綠彎菌門(mén)（16.49%）和放線菌門(mén)（9.80%）為閩楠人工林的主要優(yōu)勢(shì)菌門(mén)，其中綠彎菌門(mén)、厚壁菌門(mén)和GAL15 在不同林齡條件下存在顯著差異（P＜0.05）。隨著林齡增加土壤微生物群落結(jié)構(gòu)變化的差異與徐志霞等[26]的結(jié)果相似。此外，我們還發(fā)現(xiàn)，不同林齡閩楠人工林土壤細(xì)菌群落多樣性Shannon 均勻度指數(shù)、Simpson 均勻度指數(shù)、Ace 豐富度指數(shù)和Chao1 豐富度指數(shù)均存在顯著差異（P＜0.05），其中，15年生閩楠人工林細(xì)菌多樣性指數(shù)Simpson 均勻度指數(shù)、Ace 豐富度指數(shù)和Chao1 豐富度指數(shù)均顯著高于其它林齡類(lèi)型。這一結(jié)果說(shuō)明隨著林齡的增加，15年生閩楠人工林土壤細(xì)菌多樣性指數(shù)達(dá)到了較高的水平，而在40年生閩楠人工林中土壤細(xì)菌多樣性指數(shù)有所下降。

本研究中，測(cè)量的土壤化學(xué)因子分別解釋了土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性總變異系數(shù)的86.82%和86.77%，這表明土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)和多樣性更容易受到土壤化學(xué)性質(zhì)的影響，其通過(guò)微生物的呼吸，礦化和反硝化等代謝活動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)地球的化學(xué)環(huán)境。我們的研究結(jié)果中，隨著林齡的增加，土壤pH 值、有機(jī)碳、全氮、全磷、全鉀、堿解氮和速效鉀含量均呈現(xiàn)不同程度的增加或減少，土壤化學(xué)性質(zhì)的變化可能是導(dǎo)致土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性發(fā)生明顯變化主要原因。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)有機(jī)碳、有效鉀和全磷與土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性顯著相關(guān)，表明土壤有機(jī)碳、有效鉀和全磷可能是影響閩楠人工林土壤中微生物活動(dòng)的重要因素。大量研究表明，微生物生長(zhǎng)和活性通常受土壤有機(jī)碳，氮和磷的有效性的限制[27]，而本研究中有機(jī)碳、有效鉀和全磷是閩楠人工林土壤微生物生長(zhǎng)的關(guān)鍵因子，與微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性密切相關(guān)。因此，在確定閩楠人工林土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性中土壤環(huán)境因子的影響值得進(jìn)一步研究，以了解如何更好地利用微生物，改善土壤環(huán)境，提高其在森林土壤環(huán)境的利用效率。此外，本研究?jī)H對(duì)不同林齡閩楠人工林土壤真菌進(jìn)行探討分析，而未涉及真菌和土壤微生物功能多樣性的探討，在接下來(lái)的研究中重點(diǎn)是應(yīng)該將土壤微生物細(xì)菌、真菌結(jié)構(gòu)和多樣性進(jìn)行結(jié)合探討，并與土壤微生物功能多樣性進(jìn)行銜接，以期更加深入了解閩楠人工林土壤微生物的演變對(duì)林齡的響應(yīng)機(jī)制，同時(shí)本研究擬為閩楠人工林在以后新型肥料的研發(fā)提供一定的參考意見(jiàn)。

4 結(jié) 論

研究結(jié)果表明不同林齡閩楠人工林土壤化學(xué)性質(zhì)、微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性均存在顯著差異。隨著林齡的增加，15年生閩楠人工林有機(jī)碳、堿解氮和速效鉀的含量達(dá)到較高的水平，而隨著林齡增加到40 a，土壤有機(jī)碳、堿解氮和速效鉀全氮均呈顯著減小的趨勢(shì)。微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性在不同林齡閩楠人工林樣地中具有顯著差異，本研究檢測(cè)出變形菌門(mén)（30.87%）、酸桿菌門(mén)（26.98%）、綠彎菌門(mén)（16.49%）和放線菌門(mén)（9.80%）作為閩楠人工林的主要優(yōu)勢(shì)菌門(mén)，其中綠彎菌門(mén)和GAL15 均在10年生閩楠人工林中的相對(duì)豐度顯著高于5年和15年生，厚壁菌門(mén)在5年生閩楠人工林中的相對(duì)豐度顯著高于15年和40年生。閩楠人工林細(xì)菌多樣性指數(shù)Simpson 均勻度指數(shù)、Ace 豐富度指數(shù)和Chao1 豐富度指數(shù)均表現(xiàn)為15年生顯著高于其它林齡類(lèi)型。此外，從研究的土壤環(huán)境因子的范圍來(lái)看，有機(jī)碳、有效鉀和全磷是影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性的關(guān)鍵決定性因素。因此，在進(jìn)行閩楠人工林培育和種植的過(guò)程中，應(yīng)該關(guān)注土壤微生物的演變特征，及其與土壤環(huán)境因子的相互作用機(jī)制，以期為閩楠人工林的高效經(jīng)營(yíng)以及以后新型肥料的研發(fā)提供一定的參考意見(jiàn)。