礦井水對(duì)荒漠草原土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及多樣性的影響

牟紅霞， 劉秉儒， 李子豪， 李國旗， 麻冬梅

（1.寧夏大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院/西北退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏 銀川 750021；2.北方民族大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，寧夏 銀川 750021）

煤礦資源的開發(fā)極大推動(dòng)了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，同時(shí)也帶來了嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題［1］。例如，礦井水中含有大量重金屬污染物［2］，已成為礦區(qū)主要的重金屬污染源之一。礦井水在環(huán)境中具有強(qiáng)流動(dòng)性和滲透性等特征，大量外排會(huì)對(duì)周圍土壤理化性質(zhì)造成影響，進(jìn)而對(duì)生物多樣性保護(hù)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)產(chǎn)生重要影響［3］。其中，土壤微生物群落對(duì)環(huán)境變化敏感，能夠敏感反應(yīng)環(huán)境變化和人類活動(dòng)干擾的影響［4-5］，是指示人類干擾和生態(tài)系統(tǒng)健康的重要生物學(xué)指標(biāo)［6-8］。在干旱半干旱氣候區(qū)，荒漠草原植物群落多樣性低，降水量少且年際間波動(dòng)頻繁，生態(tài)系統(tǒng)抗干擾能力極其脆弱［9］；礦井水排放會(huì)導(dǎo)致周邊土壤鹽分含量增加，理化性質(zhì)發(fā)生變化，次生鹽堿化和環(huán)境污染加?。?］，使原本脆弱的荒漠草原，對(duì)土壤生境惡化的修復(fù)能力急劇降低，從而影響其生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可持續(xù)發(fā)展［8］。

Newman 等［10］研究發(fā)現(xiàn)，采礦有可能破壞礦區(qū)內(nèi)外的水文平衡，改變水文地質(zhì)性質(zhì)，從而直接影響到礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境。近幾年國內(nèi)外一些研究表明，礦井水的排放會(huì)對(duì)土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)和多樣性均產(chǎn)生一定影響［11-14］。李啟艷等［15］研究稀土礦廢棄地植被恢復(fù)過程中土壤微生物演替，表明隨著植被恢復(fù)年限增加，土壤微生物群落多樣性及相對(duì)豐度降低。彭玙萍等［16］研究酸性礦山微生物群落多樣性，表明礦山廢水中微生物以典型的礦井廢水中的微生物為主，包括嚴(yán)格自養(yǎng)的酸硫桿菌屬（Aci-dithiobacillus）和鉤端螺旋菌屬（Leptospirillum），以及可異養(yǎng)生長的硫化桿菌屬（Sulfobacillus）、鐵質(zhì)菌屬（Ferroplasma）和嗜酸菌屬（Acidiphilium）。于曉娟［17］發(fā)現(xiàn)礦井水的外排是影響周邊土壤性質(zhì)空間異質(zhì)性的主要因素，土壤環(huán)境的改變勢必影響微生物群落多樣性。綜上所述，礦井水排放將改變微生物群落組成降低其多樣性。但是，有關(guān)礦井水外排對(duì)土壤微生物群落的影響的強(qiáng)度和范圍研究較少，礦井水對(duì)荒漠草原土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及多樣性的影響過程與機(jī)理尚不明確，因此探討礦井水外排干擾下荒漠草原土壤養(yǎng)分與微生物群落結(jié)構(gòu)及多樣性的相關(guān)機(jī)理，對(duì)維持荒漠草原生態(tài)系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性具有重要意義。

本研究以寧夏干旱風(fēng)沙區(qū)礦井水排放地的荒漠草原為研究對(duì)象，以自然區(qū)域（MJTC）為對(duì)照樣地，通過高通量測序礦井水排放樣地沿岸水濱區(qū)域（MJTA）和近岸陸域（MJTB）土壤中0～10 cm、10～20 cm 和20～30 cm 的細(xì)菌和真菌群落組成，并對(duì)其多樣性進(jìn)行分析，結(jié)合土壤理化因子等環(huán)境因素，揭示礦井水干擾對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)組成及多樣性影響的主要因素，為礦井水外排對(duì)土壤污染進(jìn)行有效修復(fù)及礦井水的合理排放利用提供理論依據(jù)和科學(xué)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和樣品采集

樣地選于未經(jīng)其他人為干擾靠近礦井水排放一側(cè)，由于礦井水外排導(dǎo)致其周邊土壤垂直距離由近及遠(yuǎn)形成含鹽量梯度，進(jìn)而影響其不同區(qū)域植被類型分布。因此，可以分為0～20 m 范圍內(nèi)水濱區(qū)域，優(yōu)勢植物為冰草；30～60 m 范圍內(nèi)近岸陸域，優(yōu)勢植物為冰草和沙蒿；70～100 m 范圍內(nèi)自然區(qū)域，優(yōu)勢植物為黑沙蒿；共3 種濱岸類型。每個(gè)區(qū)域設(shè)置6 個(gè)地勢平坦，植被分布均勻，生長良好的15 m×10 m大樣方，在每個(gè)大樣方中按照五點(diǎn)取樣法設(shè)置5 個(gè)1 m×1 m 的小樣方。在每個(gè)小樣方用土壤鉆分別取0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm的土樣，最后將同一深度的5個(gè)小樣方的土樣混勻，同一深度2份，共計(jì)108份樣品。一份裝入經(jīng)高壓滅菌后帶標(biāo)簽的凍存管，并立即放入-4 ℃的保溫箱運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，隨后轉(zhuǎn)移至-80 ℃冰箱保存，用于微生物群落測定；另一份樣品裝入自封袋中，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行自然風(fēng)干，并將土壤中植物碎屑和細(xì)根等雜質(zhì)剔除，過篩后用于測定土壤的各項(xiàng)理化指標(biāo)。

1.3 實(shí)驗(yàn)測定方法

土壤含水量通過烘干法測定，土壤pH 通過水土比2.5:1懸液用PHS-3C酸度計(jì)測定。土壤鹽分用稱重法測量，土壤有機(jī)碳（SOC）采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定，土壤全氮（TN）采用elementer 元素分析儀來測定，全磷（TP）采用NaOH 熔融-鉬銻抗比色法，速效磷（AP）采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定［18］。

土壤微生物高通量測序：土壤DNA 采用OMEGA 土壤試劑盒提?。籇NA 純度和濃度檢測：Nano-Drop2000；DNA完整性檢測方法：1%瓊脂糖凝膠電泳電壓5V/cm，時(shí)間為20 min；PCR 擴(kuò)增：采用引物為338F(5’-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3’)和806R(5’-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3’)擴(kuò)增細(xì)菌16S rRNA 基因V3-V4 區(qū)；真菌ITS 區(qū)進(jìn)行擴(kuò)增，引物序列用ITS1F(5’-CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA-3’)和ITS2R(5’-GCTGCGTTCTTCATC GATGC-3’)，每個(gè)樣本3個(gè)PCR重復(fù)，將3個(gè)重復(fù)的PCR產(chǎn)物混合；使用2%瓊脂糖凝膠電泳檢測產(chǎn)物；PCR產(chǎn)物純化使用AxyPrep DNA Gel Extraction Kit，將PCR 產(chǎn)物用Quantus?Fluorometer 進(jìn)行檢測定量；按照每個(gè)樣本的測序量要求，進(jìn)行相應(yīng)比例的混合；使用NEXTFLEX?Rapid DNA-Seq Kit 進(jìn)行建庫，利用Illumina 公司的Miseq PE300/NovaSeq PE250平臺(tái)進(jìn)行測序［19-22］。

1.4 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用SPSS Statistics 25 進(jìn)行土壤理化指標(biāo)單因素方差分析。Mothur指數(shù)分析細(xì)菌和真菌Alpha多樣性指數(shù)；運(yùn)用Qiime生成各分類學(xué)水平豐度；通過單因素重復(fù)測量方差分析，比較3 個(gè)區(qū)域在門水平下細(xì)菌和真菌群落分布是否存在顯著性差異，然后對(duì)有差異的物種進(jìn)行post-hoc 檢驗(yàn)。運(yùn)用R（version 3.3.1）進(jìn)行Heatmap分析，通過Spearman計(jì)算環(huán)境因子與物種之間的相關(guān)系數(shù)。運(yùn)用R 語言vegan包中的NMDS分析來研究礦井水排放對(duì)土壤細(xì)菌和真菌群落組成的影響。運(yùn)用R 語言vegan 包中CCA分析和作圖，通過CCA分析來反映研究區(qū)細(xì)菌和真菌與環(huán)境因子間的關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤理化性質(zhì)分析

由圖1 可知，礦井水顯著改變土壤鹽分、pH、有機(jī)碳、總磷、總氮和土壤含水量（P＜0.05）。土壤鹽分表現(xiàn)為：水濱區(qū)域顯著高于近岸陸域和自然區(qū)域（P＜0.05，圖1a），而土壤pH 表現(xiàn)為：水濱區(qū)域顯著低于近岸陸域和自然區(qū)域（P＜0.05，圖1b）；土壤有機(jī)碳表現(xiàn)為：水濱區(qū)域＞自然區(qū)域＞近岸陸域（P＜0.05，圖1c）；總氮和總磷變化相似，均表現(xiàn)為：水濱區(qū)域和自然區(qū)域顯著高于近岸陸域（P＜0.05，圖1d，圖1e）；土壤含水量表現(xiàn)為：水濱區(qū)域＞近岸陸域＞自然區(qū)域（P＜0.05，圖1g）；而礦井水對(duì)土壤有效磷影響較?。≒＞0.05，圖1f）。

不同土層中土壤鹽分、有機(jī)碳、速效磷含量和土壤含水量有明顯變化。土壤鹽分僅在水濱區(qū)域差異顯著，表現(xiàn)為0～10 cm 和20～30 cm 顯著高于10～20 cm（圖1a）；土壤有機(jī)碳含量在近岸陸域和水濱區(qū)域表現(xiàn)為10～20 cm 顯著高于20～30 cm，（圖1c）；土壤速效磷在3個(gè)區(qū)域均表現(xiàn)為隨土層加深而顯著降低（圖1f）；土壤含水量表現(xiàn)為隨土層加深而顯著升高（圖1g）；而不同土層中土壤pH值、土壤總氮、總磷變化較?。▓D1b，圖1d，圖1e）。

圖1 不同區(qū)域不同深度土壤理化指標(biāo)Fig.1 Soil physical and chemical indexes at different depths in different regions

2.2 土壤細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)組成分析

由圖2可知，礦井水排放顯著改變土壤細(xì)菌（P=0.001）和真菌（P=0.001）的群落組成；細(xì)菌群落相對(duì)豐度前10 的門水平在不同區(qū)域結(jié)構(gòu)組成相似度較高（圖3a）；其中豐度前10 的門分別為：放線菌門（Actinobacteria）、變形菌門（Proteobacteria）、綠彎菌門（Chloroflexi）、酸桿菌門（Acidobacteria）、厚壁菌門（Firmicutes）、芽單胞菌門（Gemmatimonadota）、擬桿菌門（Bacteroidota）、粘球菌門（Myxococcota）、脫硫細(xì)菌門（Desulfobacterota）和Methylomirabilota。各細(xì)菌相對(duì)含量分析表明，放線菌門（33.94%）、變形菌門（19.93%）、綠彎菌門（11.93%）、酸桿菌門（7.52%）、厚壁菌門（6.84%）和芽單胞菌門（6.21%）為研究區(qū)主要細(xì)菌群落。

圖2 土壤細(xì)菌和真菌的NMDS分析Fig.2 NMDS analysis of soil bacteria and fungi

在真菌門水平上，豐度前10的真菌門類組成基本相同（圖3b），豐度較高的門分別為：子囊菌門（Ascomycota）、擔(dān)子菌門（Basidiomycota）、被孢菌門（Mortierellomycota）、壺菌門（Chytridiomycota）、隱真菌門（Rozellomycota）、球囊菌門（Glomeromycota）；各樣本中子囊菌門豐度高達(dá)54%以上，平均占比71.29%，擔(dān)子菌門平均豐度為7.08%，結(jié)合相對(duì)含量分析，研究區(qū)優(yōu)勢真菌類群為子囊菌門；在水濱區(qū)域0～10 cm、10～20 cm 和20～30 cm 土層中均發(fā)現(xiàn)了隱真菌門，為水濱區(qū)域特有菌門。

圖3 土壤細(xì)菌和真菌門水平相對(duì)豐度Fig.3 Relative abundance of soil bacteria and fungi at the phylum level

門水平差異分析表明（圖4），放線菌門相對(duì)豐度在水濱區(qū)域、近岸陸域和自然區(qū)域中差異均顯著（P＜0.01），其中在水濱區(qū)域相對(duì)豐度最低，自然區(qū)域相對(duì)豐度最高。變形菌門相對(duì)豐度在自然區(qū)域顯著低于水濱區(qū)域和近岸陸域（P＜0.01），在水濱區(qū)域和近岸陸域相對(duì)豐度無顯著性差異；酸桿菌門相對(duì)豐度在水濱區(qū)域顯著低于近岸陸域和自然區(qū)域（P＜0.001），在近岸陸域和自然區(qū)域相對(duì)豐度無顯著性差異；厚壁菌門相對(duì)豐度表現(xiàn)為：水濱區(qū)域＞近岸陸域＞自然區(qū)域（P＜0.01）；擬桿菌門相對(duì)豐度表現(xiàn)為：水濱區(qū)域顯著高于近岸陸域和自然區(qū)域（P＜0.01），在近岸陸域和自然區(qū)域相對(duì)豐度無顯著性差異；脫硫細(xì)菌門相對(duì)豐度表現(xiàn)為：水濱區(qū)域顯著高于近岸陸域和自然區(qū)域（P＜0.001），在近岸陸域和自然區(qū)域相對(duì)豐度無顯著性差異。

圖4 不同區(qū)域細(xì)菌和真菌門水平豐度差異Fig.4 Abundance differences at the bacterial and fungal phyla levels in different regions

子囊菌門相對(duì)豐度僅在水濱區(qū)域顯著低于近岸陸域（P＜0.05），被孢菌門相對(duì)豐度僅在水濱區(qū)域顯著低于自然區(qū)域（P＜0.05），球囊菌門相對(duì)豐度僅在水濱區(qū)域顯著低于自然區(qū)域（P＜0.01），隱真菌門相對(duì)豐度在水濱區(qū)域與近岸陸域、水濱區(qū)域與自然區(qū)域中差異均顯著（P＜0.05）。

研究區(qū)細(xì)菌群落相對(duì)豐度前10的屬分別為（圖5a）：norank_f__norank_o__norank_c__MB-A2-108、norank_f__norank_o__Gaiellales、芽單胞菌科中的一部分屬水平的未定細(xì)菌（norank_f__Gemmatimonadaceae）、norank_f__norank_o__Vicinamibacterales、芽孢 桿 屬（Bacillus）、norank_f__67- 14、norank_f__JG30-KF-CM45、節(jié) 桿 菌（Arthrobacter）、norank_f__norank_o__Actinomarinales、norank_f__norank_o__norank_c__KD4-96；其中，豐度前10 的屬水平細(xì)菌分類中有8 個(gè)以norank 作為標(biāo)記，即沒有科學(xué)名稱，有大量未分類細(xì)菌，給本次研究細(xì)菌的生態(tài)功能帶來了一定困難。水濱區(qū)域主要優(yōu)勢細(xì)菌屬為norank_f__norank_o__norank_c__MB- A2- 108（16.13%）、芽孢桿屬（14.43%），近岸陸域主要優(yōu)勢細(xì)菌屬為：norank_f__norank_o__norank_c__MB-A2-108（13.45%）、節(jié)桿菌屬（13.43%），自然區(qū)域主要優(yōu)勢細(xì)菌屬為：norank_f__norank_o__norank_c__MBA2-108（26.47%）、norank_f__norank_o__Gaiellales（22.34%）。

圖5 土壤細(xì)菌和真菌屬水平相對(duì)豐度Fig.5 Relative abundance of soil bacteria and fungi at the genus level

真菌群落相對(duì)豐度前10的屬分別為（圖5b）：光黑殼屬（Preussia）、unclassified_p__Ascomycota、unclassified_c__Sordariomycetes、被 孢 霉 屬（Mortierella）、綠僵菌（Metarhizium）、鏈格孢屬（Alternaria）、unclassified_p__Chytridiomycota、Monosporascus、Phaeo-mycocentrospora。其中，水濱區(qū)域主要優(yōu)勢真菌屬為unclassified_c__Sordariomycetes（41.76%）、unclassified_p__Chytridiomycota（13.62%），近岸陸域主要優(yōu)勢真菌屬為：光黑殼屬（45.69%）、unclassified_p__Ascomycota（25.88%），自然區(qū)域主要優(yōu)勢真菌屬為：光黑殼屬（21.14%）、unclassified_p__Ascomycota（24.47%）。

2.3 土壤細(xì)菌和真菌多樣性指數(shù)分析

由圖6 可知，礦井水排放顯著降低真菌和細(xì)菌的Shannon 指數(shù)、Ace 指數(shù)和Chao 指數(shù)。細(xì)菌Shannon 指數(shù)表現(xiàn)為：近岸陸域和自然區(qū)域顯著高于水濱區(qū)域（P＜0.05），細(xì)菌Ace 指數(shù)和Chao 指數(shù)變化相似，均表現(xiàn)為自然區(qū)域顯著高于水濱區(qū)域（P＜0.05）（圖6a）。真菌Shannon 指數(shù)表現(xiàn)為：自然區(qū)域顯著高于水濱區(qū)域（P＜0.05），真菌Ace 指數(shù)和Chao 指數(shù)表現(xiàn)為：近岸陸域和自然區(qū)域顯著高于水濱區(qū)域（P＜0.05）（圖6b）。

圖6 不同區(qū)域不同深度土壤細(xì)菌和真菌多樣性指數(shù)Fig.6 Diversity index of soil bacteria and fungi at different depths in different regions

細(xì)菌和真菌的Shannon 指數(shù)、Ace 指數(shù)和Chao指數(shù)在不同土層差異較小。細(xì)菌Ace 指數(shù)和Chao指數(shù)僅在水濱區(qū)域表現(xiàn)為隨土層加深而顯著降低（P＜0.05）；而真菌Ace 指數(shù)和Chao 指數(shù)僅在近岸陸域表現(xiàn)為隨土層加深而顯著降低（P＜0.05）。

2.4 土壤環(huán)境因子與土壤細(xì)菌和真菌門水平相關(guān)性分析

對(duì)門水平下真菌和細(xì)菌群落組成與土壤環(huán)境因子展開Spearman相關(guān)性分析（圖7），結(jié)果表明：土壤鹽分與放線菌門、酸桿菌門、芽單胞菌門、粘球菌門和Methylomirabilota 呈顯著負(fù)相關(guān)，與變形菌門、厚壁菌門、擬桿菌門和脫硫細(xì)菌門呈顯著正相關(guān)；土壤pH 與放線菌門、酸桿菌門、芽單胞菌門、粘球菌門和Methylomirabilota 呈顯著正相關(guān)，與變形菌門、厚壁菌門、擬桿菌門和脫硫細(xì)菌門呈顯著負(fù)相關(guān)；土壤含水量與放線菌門、酸桿菌門、芽單胞菌門、粘球菌門和Methylomirabilota 呈顯著負(fù)相關(guān)，與變形菌門、厚壁菌門、擬桿菌門和脫硫細(xì)菌門呈顯著正相關(guān)；有機(jī)碳與放線菌門、酸桿菌門、粘球菌門和Methylomirabilota 呈顯著負(fù)相關(guān)，與厚壁菌門、擬桿菌門和脫硫細(xì)菌門呈顯著正相關(guān)；全氮和全磷與變形菌門呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，速效磷與個(gè)別細(xì)菌門類呈顯著正相關(guān)或負(fù)相關(guān)關(guān)系（圖7a）。

土壤鹽分與擔(dān)子菌門、被孢菌門、球囊菌門、梳霉門、Calcarisporiellomycota 和子囊菌門均存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與隱真菌門存在顯著正相關(guān)關(guān)系；土壤pH與子囊菌門、擔(dān)子菌門、被孢菌門、球囊菌門、梳霉門和Calcarisporiellomycota 均存在顯著正相關(guān)關(guān)系，與隱真菌門存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；土壤含水量與擔(dān)子菌門、被孢菌門、球囊菌門、梳霉門和Calcarisporiellomycota 均存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與隱真菌門存在顯著正相關(guān)關(guān)系；有機(jī)碳與子囊菌門、被孢菌門和球囊菌門均存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與隱真菌門存在顯著正相關(guān)關(guān)系；全氮、全磷和速效磷與個(gè)別真菌門類存在顯著正相關(guān)關(guān)系或負(fù)相關(guān)關(guān)系（圖7b）。

圖7 土壤細(xì)菌和真菌群落門水平與環(huán)境因子相關(guān)性分析Fig.7 Correlation analysis between soil bacterial and fungus community levels and environmental factors

2.5 土壤細(xì)菌和真菌與土壤環(huán)境因子的CCA分析

Lengths of gradient 第一軸大于3.5，因此采用CCA 分析不同區(qū)域土壤細(xì)菌和真菌群落與環(huán)境因子間的關(guān)系。其中R2代表環(huán)境因子對(duì)物種的影響程度（解釋量），R2越大，環(huán)境因子指標(biāo)箭頭越長。細(xì)菌群落中，第1 排序軸與土壤鹽分、土壤含水量、土壤SOC 呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為：-0.999、-0.998、-0.936，第1 排序軸與pH 呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.997；第2 排序軸與TN、TP 呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為：0.89、0.86，土壤鹽分、土壤含水量、土壤SOC和土壤pH的R2分別為0.87、0.70、0.68和0.58，P值均為0.001（圖8a）。真菌群落中，第1排序軸與土壤鹽分、土壤含水量、土壤SOC呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為：-0.986、-0.993、-0.997，第1排序軸與pH呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.992；第2排序軸與AP呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.957。土壤鹽分、土壤含水量、土壤SOC和土壤pH的R2分別為0.94、0.81、0.65 和0.62，P值均為0.001（圖8b）。即土壤鹽分、土壤含水量、土壤SOC 和土壤pH 是影響研究區(qū)土壤細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)的主要影響因子。

圖8 土壤細(xì)菌和真菌群落-CCA分析Fig.8 Bacterial and fungal communities in soil-CCA analysis

3 討論

礦井水對(duì)研究區(qū)土壤細(xì)菌和真菌群落門水平相對(duì)豐度差異影響顯著。研究區(qū)主要細(xì)菌類群為：放線菌門、變形菌門、綠彎菌門、酸桿菌門、厚壁菌門、芽單胞菌門和擬桿菌門，這些細(xì)菌門類均為鹽堿土壤的主要細(xì)菌類群［23］，也是礦廢水沉積物中主要的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)［24］。國內(nèi)外相關(guān)研究表明，在鹽堿土壤中，變形菌門為主要優(yōu)勢細(xì)菌類群［25-27］，而本研究區(qū)土壤細(xì)菌中放線菌門占主導(dǎo)地位，說明在不同鹽堿環(huán)境下土壤細(xì)菌的類群結(jié)構(gòu)具有相似性，但主要優(yōu)勢群落會(huì)有所變化。有研究表明，在次生鹽堿土中其優(yōu)勢細(xì)菌為放線菌門，這與本研究結(jié)果一致［23］，說明放線菌門在研究區(qū)干旱鹽漬化的土壤環(huán)境中具有十分重要的作用。放線菌門相對(duì)豐度在水濱區(qū)域顯著低于近岸陸域和自然區(qū)域，這可能與大多數(shù)放線菌生活在含水量低、土壤呈微堿性的條件有關(guān)［28］。相關(guān)研究表明，變形菌門、厚壁菌門在硫酸鹽還原過程中起著重要作用［29］，本研究中水濱區(qū)域變形菌門、厚壁菌門的選擇性富集可能與硫酸鹽降解有關(guān)。水濱區(qū)域脫硫細(xì)菌門相對(duì)豐度顯著高于近岸陸域和自然區(qū)域，這同樣與水濱區(qū)域距礦井水排放地距離最近，礦井水中含有大量硫酸鹽有關(guān)［30-31］。擬桿菌門相對(duì)豐度在水濱區(qū)域同樣顯著高于近岸陸域和自然區(qū)域，已有研究證實(shí)，在中堿性礦井水中其擬桿菌門含量較高［32-33］。芽孢桿屬(Bacillus)隸屬于厚壁菌門，具有良好的嗜鹽堿特性，可以更好地在鹽漬化且干旱環(huán)境中生長與繁殖［34］，因此成為了研究區(qū)強(qiáng)有力的生存者。優(yōu)勢細(xì)菌屬norank_f__norank_o__norank_c__MB-A2-108、節(jié)桿菌屬、Gaiella屬均隸屬于放線菌，Gaiella屬產(chǎn)生的多種抗生素，使土壤中大量儲(chǔ)存抗生素產(chǎn)生菌資源更有利于其在逆境環(huán)境中生長繁殖［35］。屬水平優(yōu)勢細(xì)菌進(jìn)一步證明，放線菌門和變形菌門為研究區(qū)土壤中主要優(yōu)勢細(xì)菌門。

研究區(qū)主要真菌門為子囊菌門和擔(dān)子菌門。但子囊菌門豐度遠(yuǎn)高于擔(dān)子菌門，這是因?yàn)樽幽揖T的進(jìn)化速度和物種多樣性比擔(dān)子菌門更快更豐富［36］，即子囊菌門對(duì)土壤的生態(tài)適應(yīng)性較強(qiáng)，是土壤中最豐富的真菌類群，這與多數(shù)學(xué)者的研究結(jié)果一致［37-38］。在土壤微生物中，腐生真菌對(duì)有機(jī)質(zhì)起到分解作用，子囊菌和擔(dān)子菌是土壤中纖維素的主要真菌分解者［39-40］，這對(duì)研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)發(fā)揮著十分重要的作用。隱真菌門為水濱區(qū)域0～30 cm 土層中特有菌門，這可能與水濱區(qū)域距礦井水排放地距離最近，土壤含水量較高具有一定關(guān)系［41］。優(yōu)勢真菌屬中，光黑殼屬、鏈格孢屬、Monosporascus屬、翅孢殼屬均隸屬于子囊菌，進(jìn)一步表明，子囊菌門為研究區(qū)土壤中主要優(yōu)勢真菌門。翅孢殼屬為耐鹽堿菌屬［42］，內(nèi)生真菌Alternaria能促進(jìn)植物生長或提高鹽耐受性能［43］，對(duì)研究區(qū)耐鹽堿植物有著抗逆、促生等作用。

礦井水對(duì)研究區(qū)土壤細(xì)菌和真菌豐富度與多樣性影響均顯著，降低了細(xì)菌和真菌豐富度與多樣性，這與有的研究結(jié)果一致［44］。細(xì)菌和真菌豐富度與多樣性均表現(xiàn)為水濱區(qū)域顯著低于自然區(qū)域，這是因?yàn)橥寥利}分、土壤含水量均在水濱區(qū)域顯著高于近岸陸域和自然區(qū)域，本研究中，水濱區(qū)域土壤鹽分的積聚雖然會(huì)促進(jìn)嗜鹽堿細(xì)菌的富集，但同時(shí)會(huì)抑制一些細(xì)菌的生長，真菌活性同樣受到抑制甚至死亡［36］，且研究區(qū)干旱少雨，蒸發(fā)量大于降水量，含水量過高會(huì)造成土壤板結(jié)，最終抑制了細(xì)菌和真菌的生長，因此水濱區(qū)域土壤細(xì)菌和真菌多樣性與豐富度顯著低于近岸陸域和自然區(qū)域。

Spearman 相關(guān)性分析表明，放線菌門與土壤與鹽分呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與土壤pH 呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與土壤有機(jī)碳、含水量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，進(jìn)一步表明放線菌門生活在含水量低，微堿性土壤中，是營養(yǎng)貧瘠型菌門，能夠適應(yīng)各種不利的條件。酸桿菌門與土壤pH 呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，這一結(jié)論與多數(shù)研究結(jié)果相反［45-46］，但也有研究發(fā)現(xiàn)，酸桿菌不同亞群相對(duì)豐度與土壤pH 有不同的顯著相關(guān)關(guān)系［47］，在中堿性環(huán)境中發(fā)現(xiàn)酸桿菌門，其主要作用是降解植物殘?bào)w，本研究中酸桿菌門平均相對(duì)豐度為7.52%，在研究區(qū)土壤生態(tài)過程中發(fā)揮著十分重要的作用。有學(xué)者研究表明，當(dāng)土壤鹽分含量較高時(shí)，變形菌門、厚壁菌門和擬桿菌門相對(duì)豐度較高［48-49］，本研究結(jié)果也支持此結(jié)論，這些細(xì)菌門能降解各種污染物、復(fù)雜有機(jī)物和聚合物，在荒漠草原土地生態(tài)恢復(fù)過程中發(fā)揮著積極作用。土壤鹽分與子囊菌門、擔(dān)子菌門兩大優(yōu)勢菌門均呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明鹽分對(duì)研究區(qū)真菌具有明顯的抑制作用。土壤環(huán)境因子與土壤細(xì)菌和真菌多樣性分析表明，土壤鹽分、土壤含水量、土壤SOC 和土壤pH 是影響研究區(qū)土壤細(xì)菌和真菌群落多樣性的主要影響因子。

4 結(jié)論

（1）礦井水排放顯著改變了研究區(qū)土壤細(xì)菌和真菌的群落組成，對(duì)土壤細(xì)菌和真菌群落門水平相對(duì)豐度差異影響顯著。

（2）鹽分抑制了水濱區(qū)域土壤細(xì)菌和真菌的生長，但同時(shí)促進(jìn)了水濱區(qū)域嗜鹽堿細(xì)菌的富集。

（3）細(xì)菌和真菌豐富度與多樣性均表現(xiàn)為水濱區(qū)域顯著低于自然區(qū)域，進(jìn)一步說明礦井水對(duì)土壤細(xì)菌和真菌豐富度與多樣性影響顯著。

（4）土壤鹽分、土壤含水量、土壤SOC 和土壤pH 是影響研究區(qū)土壤細(xì)菌和真菌群落多樣性的主要影響因子。