輝河濕地河岸帶土壤微生物群落組成與土壤理化關(guān)系

摘要：本研究依托于高通量測(cè)序的技術(shù)，通過研究輝河濕地河岸帶上游、中上游、中游、中下游和下游河段不同淹水條件下土壤微生物群落組成，揭示輝河濕地河岸帶不同淹水條件下土壤微生物群落變化及與土壤理化的關(guān)系。結(jié)果表明：擬桿菌門（Bacteroidota）和廣古菌門（Halobacterota）豐度在3條淹水樣帶中的變化趨勢(shì)為長(zhǎng)期淹水區(qū)（W）＞干濕交替區(qū)（WD）＞未淹水區(qū)（D）（P＜0.05），酸桿菌門（Acidobacteriota）和放線菌門（Actinobacteriota）豐度在3條淹水樣帶中的變化趨勢(shì)為長(zhǎng)期淹水區(qū)（W）＜干濕交替區(qū)（WD）＜未淹水區(qū)（D）（P＜0.05），在屬水平上，甲烷毛發(fā)菌屬（Methanosaeta）、甲烷八疊球菌屬（Methanosarcina）和unidentified-Bathyarchaeia豐度在3條樣帶中的變化趨勢(shì)為長(zhǎng)期淹水區(qū)（W）＞干濕交替區(qū)（WD）＞未淹水區(qū)（D）（P＜0.05），RB41和Candidatus_Udaeobacter豐度在3條淹水樣帶中的變化趨勢(shì)為長(zhǎng)期淹水區(qū)（W）＜干濕交替區(qū)（WD）＜未淹水區(qū)（D）（P＜0.05）；微生物多樣性與土壤容重和植物地上生物量呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），土壤pH值、電導(dǎo)率、容重、土壤含水量、總磷和總有機(jī)碳是影響微生物群落組成的主要驅(qū)動(dòng)因素。該研究為輝河濕地河岸帶生態(tài)效果評(píng)估與修復(fù)提供了科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：輝河濕地；河岸帶；淹水狀態(tài)；土壤微生物群落

中圖分類號(hào)：X171.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-0435（2023）05-1393-13

Relationship between Soil Microbial Community Composition and Soil

Physicochemical Properties in Riparian Zone of Huihe Wetland

LIU Jing-jing LI Jin-hua JI Yan JIN San-ling WANG Xu DIAO Zhao-yan GUAN Xiao

（1.Institute of Ecology， Chinese Research Academy of Environmental Sciences， Beijing 100012， China; 2. College of Ecology，

Lanzhou University， Lanzhou， Gansu Province 730000， China;3. School of Grassland Science， Beijing Forestry University，

Beijing 100083， China）

Abstract：Based on high-throughput sequencing technology，this paper studied the soil microbial community composition in the upper，upper-middle，middle，middle-lower and lower reaches of the riparian zone of Huihe wetland under different flooding conditions，and revealed the changes of soil microbial communities and their relationship with soil physical and chemical properties under different flooding status. The results showed that：the abundance of Bacteroidota and Halobacterota in the three flooded zones displayed a trend of that in the Wetted State （W） gt; Wetting-drying State （WD） gt; Dried State （D） （P lt; 0.05），The abundance of Acidobacteriota and Actinobacteriota in the three flooded zones showed a trend of that in the Wetted State （W） lt; Wetting-drying State （WD） lt; Dried State （D） （P lt; 0.05）. At the genus level，the abundance of Methanosaeta，Methanosarcina and unidentified-Bathyarchaeia in the three transits showed a trend of that in the Wetted State （W） gt; Wetting-drying State （WD） gt; Dried State （D） （P lt; 0.05）. The variation trends of RB41 and Candidatus_udaeobacter abundance in three flooded zones were as follows：Wetted State （W） lt; Wetting-drying State （WD） lt; Dried State （D） （P lt; 0.05）. Microbial diversity was negatively correlated with soil bulk density and aboveground biomass （P lt; 0.05）. The soil pH，electrical conductivity，bulk density，soil water content，total phosphorus and total organic carbon were the main driving factors affecting microbial community composition. This study provided a scientific basis for the ecological assessment on the restoration of the riparian zone of the Hui River Wetland.

Key words：Huihe wetlands;Riparian zones;Flooded status;Soil microbial community

濕地是一個(gè)具有特殊水文結(jié)構(gòu)、土壤質(zhì)地、生物特征的生態(tài)系統(tǒng)，是水陸生生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡，承擔(dān)著碳、氮、磷等各種元素的轉(zhuǎn)化與循環(huán)，具有重要的生態(tài)功能［1-2］。河岸帶又稱河岸緩沖帶，濕地河岸緩沖帶也是常見的由水生生態(tài)系統(tǒng)向陸地生態(tài)系統(tǒng)過渡的生態(tài)系統(tǒng)，因其水位因會(huì)發(fā)生季節(jié)性的變化而具有獨(dú)特性、動(dòng)態(tài)性和邊緣效應(yīng)［3］，河岸緩沖帶能對(duì)地表水體中的污染物質(zhì)進(jìn)行凈化，對(duì)調(diào)節(jié)生物地球化學(xué)循環(huán)和維持水生生態(tài)系統(tǒng)的健康方面發(fā)揮著重要作用［4］。受特定的地理?xiàng)l件和季節(jié)環(huán)境變化影響，河岸帶具有穩(wěn)定河岸、減少土壤侵蝕、防止重金屬進(jìn)入水生態(tài)系統(tǒng)等重要的生態(tài)功能［5-6］。雖然河岸帶所占的景觀面積小，但由于其具有較高的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，近年來，越來越多的學(xué)者關(guān)注河岸帶的研究［7］。

土壤微生物參與到土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和循環(huán)等過程，與濕地植物群落多樣性、濕地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和生態(tài)功能等具有顯著相關(guān)性［8］，在提高土壤營(yíng)養(yǎng)和保證作物生產(chǎn)等方面，土壤微生物群落特征的變化發(fā)揮著重要作用［9-10］。河岸帶土壤隨著水淹程度的增加，地上植被物種豐富度、種子庫(kù)物種豐富度和種子存量均呈減小趨勢(shì)，且土壤水分含量變化的過程會(huì)改變土壤團(tuán)聚體的結(jié)構(gòu)，使得被暴露出來的有機(jī)質(zhì)被微生物分解礦化［11］，有研究發(fā)現(xiàn)土壤水分的減少會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌數(shù)量的減少［12］。因此研究河岸帶不同淹水狀態(tài)下土壤微生物群落變化及與土壤理化的關(guān)系，可為濕地河岸帶的健康評(píng)價(jià)與修復(fù)提供理論依據(jù)。

輝河濕地是呼倫貝爾草原以蘆葦沼澤為主的一條最大帶狀濕地、呈連續(xù)分布狀，也是東北亞地區(qū)草原濕地生態(tài)系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分，對(duì)穩(wěn)定區(qū)域生物多樣性具有重要的功能和意義［13］。目前，關(guān)于輝河濕地的研究主要集中在植物群落組成與分布格局、生物多樣性保護(hù)、濕地景觀格局、退化濕地土壤碳氮磷及土壤鹽分分布等方面［13-16］。本研究以輝河濕地河岸帶為研究區(qū)域，沿河中心垂直河岸方向設(shè)置3種淹水狀態(tài)，旨在揭示輝河濕地河岸帶不同淹水條件下土壤微生物群落變化及與土壤理化的關(guān)系，以期為草原濕地生態(tài)修復(fù)提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1研究區(qū)域概況

研究區(qū)隸屬內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市鄂溫克族自治旗輝河國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)［16］（119°16′22″E～119°41′39″E，48°10′50″N～48°56′11″N），氣候類型為中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，降水少、大風(fēng)多，年平均氣溫-2.4℃～2.2℃，平均海拔600～1 000 m，無霜期100～120 d，降水70%集中在6—9月。

1.2樣品采集與測(cè)定

在輝河上游（P1）、中上游（P2）、中游（P3）、中下游（P4）和下游（P5）右岸設(shè)置5個(gè)采樣地，（見圖1），每個(gè)樣地分別沿河中心垂直河岸方向按照淹水狀態(tài)，設(shè)置3條樣帶，即長(zhǎng)期淹水區(qū)（Wetted state，W）、干濕交替區(qū)（Wetting-drying state，WD）以及未淹水區(qū)（Dried State，D）［16］。2020年7月，每條樣帶用5點(diǎn)混合取樣法采集0～10 cm土壤樣品，一部分用于土壤的基本理化性質(zhì)測(cè)定［17］（見表5），包括土壤pH值、電導(dǎo)率（Electrical conductivity，EC）、含水量（Soil water content，SWC）、容重（Bulk density，BD）、總有機(jī)碳（Total organic carbon，TOC）和總磷（Total phosphorus，TP）；一部分置于-80℃下冷凍保存，用于高通量測(cè)序；每條樣帶設(shè)置3個(gè)1 m×1 m植物樣方，每個(gè)樣方調(diào)查植物總蓋度、物種數(shù)、優(yōu)勢(shì)種、生物量（見表1）。

1.3DNA提取與PCR擴(kuò)增

分別稱量0.5 g土壤，用TIANamp soil DNA kit試劑盒提取土壤微生物總DNA。并將提取好的DNA樣本在-80℃冷凍保存待用。使用分光光度計(jì)（NanoDrop）檢測(cè)DNA濃度后，根據(jù)所擴(kuò)增的16S rRNA區(qū)域特點(diǎn)，取1 μL DNA樣本進(jìn)行PCR擴(kuò)增，PCR產(chǎn)物使用1.5%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)其目的條帶大小。將PCR擴(kuò)增產(chǎn)物送至北京諾禾致源科技有限公司，進(jìn)行產(chǎn)品純化，構(gòu)建DNA文庫(kù)，基于Illumina NovaSeq測(cè)序平臺(tái)進(jìn)行測(cè)序［18］。經(jīng)過Reads拼接過濾，對(duì)Illumina NovaSeq測(cè)序得到的下機(jī)數(shù)據(jù)（Raw PE）進(jìn)行拼接和質(zhì)控，得到Clean Tags，再進(jìn)行嵌合體過濾，得到可用于后續(xù)分析的有效數(shù)據(jù)（Effective Tags）。為研究各樣本的物種組成，對(duì)所有樣本的有效數(shù)據(jù)（Effective Tags）以97%的一致性（Identity）進(jìn)行OTUs（Operational Taxonomic Units）聚類，然后對(duì)OTUs的序列進(jìn)行物種注釋用于后續(xù)分析。

1.4數(shù)據(jù)處理與分析

方法用Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用SPSS 21軟件進(jìn)行單因素方差分析（One-way ANOVA，LSD）和主成分分析（Principal component analysis，PCA），用R語言進(jìn)行多重差異比較、主坐標(biāo)分析（principal co-ordinates analysis）、Pearson相關(guān)性分析與冗余分析（Redundancy Analysis，RDA）并進(jìn)行繪圖，其中，Plt;0.05為差異顯著。

2結(jié)果與分析

2.1輝河濕地河岸帶不同淹水條件下土壤微生物群落特征

2.1.1輝河濕地河岸帶不同淹水條件下土壤微生物群落組成高通量測(cè)序發(fā)現(xiàn)，所采土樣微生物包括2個(gè)界、128個(gè)門、258個(gè)綱、524個(gè)目、747個(gè)科和1 342個(gè)屬。輝河濕地河岸帶變形菌門（Proteobacteria）含量最多（圖2A），其次為放線菌門（Actinobacteriota），厚壁菌門（Firmicutes），廣古菌門（Halobacterota），Gemmatimonadota，酸桿菌門（Acidobacteriota），擬桿菌門（Bacteroidota），芽單胞菌門（Gemmatimonadetes）以及疣微菌門（Verrucomicrobiuta）。其中，經(jīng)過多重比較分析，在門水平上（圖3A），擬桿菌門（Bacteroidota）和廣古菌門（Halobacterota）豐度在3條淹水樣帶中的變化趨勢(shì)為長(zhǎng)期淹水區(qū)（W）＞干濕交替區(qū)（WD）＞未淹水區(qū)（D）（P＜0.05），酸桿菌門（Acidobacteriota）和放線菌門（Actinobacteriota）豐度在3條淹水樣帶中的變化趨勢(shì)為長(zhǎng)期淹水區(qū)（W）＜干濕交替區(qū)（WD）＜未淹水區(qū)（D）（P＜0.05），長(zhǎng)期淹水區(qū)（W）和未淹水區(qū)（D）的厚壁菌門（Firmicutes）豐度顯著高于干濕交替區(qū)（WD）（P＜0.05），未淹水區(qū)（D）的芽孢單菌門（Gemmatimonadetes）和疣微菌門（Verrucomicrobiuta）豐度顯著高于長(zhǎng)期淹水區(qū)（W）和未淹水區(qū)（D）（P＜0.05）；在屬水平上（圖3B），輝河濕地河岸帶豐度前十五的菌屬中，甲烷毛發(fā)菌屬（Methanosaeta）、甲烷八疊球菌屬（Methanosarcina）和unidentified-Bathyarchaeia豐度在3條樣帶中的變化趨勢(shì)為長(zhǎng)期淹水區(qū)（W）＞干濕交替區(qū)（WD）＞未淹水區(qū)（D）（P＜0.05），RB41和Candidatus_Udaeobacter豐度在3條淹水樣帶中的變化趨勢(shì)為長(zhǎng)期淹水區(qū)（W）＜干濕交替區(qū)（WD）＜未淹水區(qū)（D）（P＜0.05），干濕交替區(qū)（WD）的Defluviicoccus豐度顯著高于長(zhǎng)期淹水區(qū)（W）和未淹水區(qū)（D）（P＜0.05），長(zhǎng)期淹水區(qū)（W）和干濕交替區(qū)（WD）的硫桿菌屬（Thiobacillus）顯著高于未淹水區(qū)（D）（P＜0.05）。

對(duì)輝河濕地3種淹水狀態(tài)下微生物群落進(jìn)行PCoA分析，發(fā)現(xiàn)在門水平上長(zhǎng)期淹水區(qū)微生物群落與未淹水區(qū)在空間組成上具有差異（圖4A），而干濕交替區(qū)微生物群落與長(zhǎng)期淹水區(qū)、未淹水區(qū)有部分相似。在屬水平上（圖4B），長(zhǎng)期淹水區(qū)與干濕交替區(qū)微生物群落組成具有相似性，而未淹水區(qū)微生物群落與長(zhǎng)期淹水、干濕交替區(qū)組成具有差異。

2.1.2輝河濕地河岸帶不同淹水條件下土壤微生物群落主成分分析對(duì)輝河濕地河岸帶不同淹水條件下土壤微生物組成進(jìn)行主成分分析，分別計(jì)算3種淹水狀態(tài)下的主成分（表2），結(jié)果如表2所示，長(zhǎng)期淹水區(qū)（W）前3個(gè)主成分解釋了全部方差得97.42%，干濕交替區(qū)（WD）前2個(gè)主成分解釋了全部方差得90.97%，未淹水區(qū)（D）前三個(gè)主成分解釋了全部方差得96.16%。分別計(jì)算3種淹水狀態(tài)下，各微生物門對(duì)淹水狀態(tài)的貢獻(xiàn)綜合得分（表3）發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期淹水區(qū)（W）變形菌門（Proteobacteria）、主成分綜合得分大于1，且變形菌門（Proteobacteria）排名第一，綜合得分為7.16，說明長(zhǎng)期淹水區(qū)（W）變形菌門（Proteobacteria）貢獻(xiàn)最高，干濕交替區(qū)（WD）變形菌門（Proteobacteria）、其他細(xì)菌主成分綜合得分大于1，且變形菌門排名第一，綜合得分為6.06，說明干濕交替區(qū)（WD）變形菌門貢獻(xiàn)最高，未淹水區(qū)（D）變形菌門（Proteobacteria）、放線菌門（Actinobacteriota）、酸桿菌門（Acidobacteriota）和其他菌門綜合得分大于1，說明已知菌群中變形菌門（Proteobacteria）、放線菌門（Actinobacteriota）和酸桿菌門（Acidobacteriota）在未淹水區(qū)（D）貢獻(xiàn)最高，綜合得分分別為6.11，3.61，2.14。

2.2輝河濕地河岸帶不同淹水條件下土壤微生物群落多樣性變化

土壤微生物測(cè)序深度覆蓋度大于95%，在輝河濕地右岸，Shannon指數(shù)沒有明顯的變化規(guī)律（表4），但每塊樣地的不同樣點(diǎn)間Shannon指數(shù)差異顯著；Simpson指數(shù)沒有明顯差異；Chao1指數(shù)和ACE指數(shù)也沒有明顯的變化規(guī)律，但總體上，中游和下游各樣帶的Chao1指數(shù)和ACE指數(shù)高于其他樣地各樣帶。Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)偏高，表示輝河濕地河岸帶土壤微生物多樣性偏高，但優(yōu)勢(shì)度不高。

2.3輝河濕地河岸帶不同淹水條件下植物群落與土壤理化變化

由表1可知，5個(gè)樣地的干濕交替區(qū)域（WD）物種數(shù)最多，上游干濕交替區(qū)域（WD）與中游長(zhǎng)期淹水區(qū)（W）和干濕交替區(qū)（WD）植物蓋度最大。輝河濕地河岸土壤pH值在6.68～9.72之間，呈弱堿性，中下游干濕交替區(qū)（WD）以及下游未淹水區(qū)（D）pH值最大（表5）；土壤電導(dǎo)率在0.53～16.53之間，各樣地未淹水區(qū)（D）的電導(dǎo)率均大于長(zhǎng)期淹水區(qū)（W）；總體上，下游電導(dǎo)率最大。土壤容重的范圍在0.75～1.69 g·cm^-3之間，中下游長(zhǎng)期淹水區(qū)（W）的土壤容重最??；土壤含水量的范圍在9.49%～61.62%之間，其中，中上游未淹水區(qū)（D）土壤含水量最低，上游干濕交替區(qū)（WD）、中下游長(zhǎng)期淹水區(qū)（W）的土壤含水量最高；土壤總磷的含量在0.04～0.43 g·kg^-1之間，上游長(zhǎng)期淹水區(qū)（W）的總磷含量最低，中游未淹水區(qū)（D）的總磷含量最高；土壤總有機(jī)碳的含量范圍在9.16～99.20 g·kg^-1之間，其中上游和中上游長(zhǎng)期淹水（W）的總磷含量最低，上游干濕交替區(qū)（WD）的總磷含量最高。

2.4輝河濕地河岸帶土不同淹水條件下土壤微生物多樣性與土壤理化的相關(guān)性

輝河濕地河岸帶土壤微生物多樣性與土壤養(yǎng)分之間相關(guān)性分析結(jié)果如表6所示，長(zhǎng)期淹水區(qū)域（W）植被地上生物量與土壤微生物Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）；植物蓋度土壤微生物Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)呈負(fù)相關(guān)，干濕交替區(qū)土壤容重與土壤微生物Chao1指數(shù)顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）；土壤容重與土壤微生物ACE指數(shù)呈負(fù)相關(guān)，土壤微生物Chao1指數(shù)和ACE指數(shù)與土壤含水量、總磷和總有機(jī)碳呈正相關(guān)；在未淹水區(qū)（D），土壤pH值、電導(dǎo)率、含水量和地上生物量與土壤微生物Shannon指數(shù)、Simpson指數(shù)、Chao1指數(shù)和ACE指數(shù)呈正相關(guān)。說明輝河濕地河岸帶不同淹水區(qū)土壤微生物多樣性與土壤理化因子關(guān)系密切。

2.5輝河濕地河岸帶土壤微生物群落組成與土壤理化性質(zhì)的冗余分析

分別在門和屬水平上對(duì)輝河濕地河岸帶土壤微生物群落組成與土壤理化性質(zhì)進(jìn)行冗余分析（RDA），結(jié)果顯示，在門水平上（圖5A），RDA1軸占理化性質(zhì)可解釋土壤微生物門變異的60.95%，RDA2軸占理化性質(zhì)可解釋土壤微生物變異的20.6%。輝河濕地河岸帶土壤電導(dǎo)率（R²=0.48，P＜0.001）、容重（R²=0.36，P＜0.001）、含水量（R²=0.42，P＜0.001）和總有機(jī)碳（R²=0.26，P＜0.05）對(duì)土壤微生物門具有顯著影響；其中土壤含水量和總有機(jī)碳與微生物門豐度呈顯著正相關(guān)，且對(duì)變形菌門（Proteobacteria）和擬桿菌門（Bacteroidota）影響最顯著，土壤電導(dǎo)率和容重與微生物門豐度呈顯著負(fù)相關(guān)，且電導(dǎo)率對(duì)疣微菌門（Verrucomicrobiuta）和芽孢單菌門（Gemmatimonadetes）影響最顯著。在屬水平上（圖5B），RDA1軸占理化性質(zhì)可解釋土壤微生物門變異的50.31%，RDA2軸占理化性質(zhì)可解釋土壤微生物變異的21.92%。輝河濕地河岸帶土壤pH值（R²=0.67，P＜0.001）、電導(dǎo)率（R²=0.72，P＜0.001）、土壤含水量（R²=0.25，P＜0.05）和總磷（R²=0.24，P＜0.05）對(duì)土壤微生物具有顯著影響。其中土壤含水量與微生物屬豐度呈顯著正相關(guān)，且土壤含水量對(duì)Defluviicoccus、Alcanivorax和硫桿菌屬（Thiobacillus）影響最顯著；土壤pH值、電導(dǎo)率與微生物屬呈顯著負(fù)相關(guān)。由此，土壤pH值，電導(dǎo)率，容重，含水量，總磷和總有機(jī)碳是影響土壤微生物豐度的重要理化因子。

2.6輝河濕地河岸帶土壤微生物群落組成與土壤理化性質(zhì)的Mantel test分析

對(duì)輝河濕地河岸帶不同淹水條件下土壤微生物群落組成與土壤理化性質(zhì)進(jìn)行Mantel test相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)在門水平上，長(zhǎng)期淹水區(qū)變形菌門（Proteobacteria）與電導(dǎo)率和土壤含水量呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），厚壁菌門（Firmicutes）與電導(dǎo)率、土壤容重、土壤含水量、總磷和總有機(jī)碳呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），廣古菌門（Halobacterota）與土壤pH值、電導(dǎo)率、土壤容重、土壤含水量、總磷和總有機(jī)碳呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），Gemmatimonadota與電導(dǎo)率和土壤含水量呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），擬桿菌門（Bacteroidota）與電導(dǎo)率、土壤含水量和總磷呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），芽孢單菌門（Gemmatimonadetes）與土壤pH值呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）；干濕交替區(qū)變形菌門（Proteobacteria）與土壤電導(dǎo)率和土壤容重呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），放線菌門（Actinobacteriota）與土壤含水量、土壤總磷和總有機(jī)碳呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），Gemmatimonadota與電導(dǎo)率呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），酸桿菌門（Acidobacteriota）與土壤pH值、電導(dǎo)率和土壤容重呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），擬桿菌門（Bacteroidota）與土壤容重、土壤含水量土壤總磷和總有機(jī)碳呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），芽孢單菌門（Gemmatimonadetes）與土壤容重、土壤含水量土壤總磷和總有機(jī)碳呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）；未淹水區(qū)變形菌門（Proteobacteria）與土壤pH值、電導(dǎo)率、土壤總磷和總有機(jī)碳呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），放線菌門（Actinobacteriota）與土壤總磷和總有機(jī)碳呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），Gemmatimonadota與土壤pH值、土壤總磷和總有機(jī)碳呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），芽孢單菌門（Gemmatimonadetes）與土壤pH值、電導(dǎo)率、土壤含水量和土壤總有機(jī)碳呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），疣微菌門（Verrucomicrobiuta）與土壤pH值、電導(dǎo)率和土壤總磷呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）。

在屬水平上，長(zhǎng)期淹水區(qū)芽孢桿菌屬（Bacillus）與土壤電導(dǎo)率、容重、土壤含水量、總磷和總有機(jī)碳呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），Defluviicoccus與土壤pH值、電導(dǎo)率、容重、土壤含水量和總磷呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），甲烷毛發(fā)菌屬（Methanosaeta）和鞘氨醇單胞菌屬（Sphingomonas）與土壤pH值、電導(dǎo)率、容重、土壤含水量、總磷和總有機(jī)碳呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），RB41與土壤pH值呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），硫桿菌屬（Thiobacillus）與土壤pH值、容重、土壤含水量、土壤總磷和總有機(jī)碳呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）；干濕交替區(qū)芽孢桿菌屬（Bacillus）、RB41、Defluviicoccus、甲烷毛發(fā)菌屬（Methanosaeta）和鞘氨醇單胞菌屬（Sphingomonas）均與土壤容重、土壤含水量、總磷和總有機(jī)碳呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），未淹水區(qū)芽孢桿菌屬（Bacillus）、RB41、Defluviicoccus、甲烷毛發(fā)菌屬（Methanosaeta）和鞘氨醇單胞菌屬（Sphingomonas）均與土壤容重、土壤含水量、總磷和總有機(jī)碳呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），固氮弧菌屬（Azoarcus）與土壤pH值、電導(dǎo)率、容重、土壤含水量、總磷和總有機(jī)碳呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）。

3討論

3.1輝和濕地河岸帶不同淹水條件下土壤微生物群落組成差異土壤微生物特征是評(píng)價(jià)濕地健康的重要指標(biāo)。本研究發(fā)現(xiàn)，在門水平上，3條樣帶中，變形菌門（Proteobacteria）豐度均為最高，且變形菌門（Proteobacteria）主成分貢獻(xiàn)最高，其豐度呈現(xiàn)長(zhǎng)期淹水區(qū)（W）＞干濕交替區(qū)（WD）＞未淹水區(qū)（D）變化趨勢(shì)，季淮等人研究發(fā)現(xiàn)洪澤湖濕地變形菌門為優(yōu)勢(shì)菌門［19］，王鈺祺等人研究發(fā)現(xiàn)互花米草濕地土壤變形菌門相對(duì)豐度高于其他微生物群落［20］，陳影等人研究發(fā)現(xiàn)遼河干流河岸帶土壤中主要的細(xì)菌群落是變形菌門（Proteobacteria）［21］，與本研究結(jié)果一致。YU［22-23］等研究發(fā)現(xiàn)，無論是在貧瘠的環(huán)境還是營(yíng)養(yǎng)的環(huán)境，變形菌門（Proteobacteria）的許多微生物都能生存，尤其在有機(jī)質(zhì)分解方面，變形菌門具有非常重要的作用，與此同時(shí)，這也是其大量存在于有機(jī)質(zhì)含量高于退化草原的土壤中的原因［24-25］；未淹水區(qū)（D）酸桿菌門（Acidobacteriota）主成分貢獻(xiàn)率高于長(zhǎng)期淹水區(qū)（W）和干濕交替區(qū)（WD），且酸桿菌門豐度呈現(xiàn)長(zhǎng)期淹水區(qū)（W）＜干濕交替區(qū)（WD）＜未淹水區(qū)（D）的趨勢(shì)，酸桿菌門細(xì)菌在極低資源有效性土壤中最為豐富，在有機(jī)質(zhì)含量較高的土壤中，它們的相對(duì)豐度降低［26］。

在屬水平上，輝河濕地長(zhǎng)期淹水區(qū)（W）的甲烷毛發(fā)菌屬（Methanosaeta）屬于產(chǎn)甲烷菌，參與濕地碳代謝和碳循環(huán)［27］；屬于變形菌門的鞘氨醇單胞菌屬具有降解有機(jī)物質(zhì)的能力，降解后產(chǎn)生的高分子聚合物可用于后續(xù)反應(yīng)，因此鞘氨醇單胞菌在貧瘠的土壤環(huán)境條件下也能生存，在生態(tài)環(huán)境修復(fù)方面，鞘氨醇單胞菌屬（Sphingomonas）仍具有非常大的研究空間［28］。硫桿菌屬（Thiobacillus）參與土壤硫酸鹽的代謝［29］；干濕交替區(qū)（WD）的Defluviicoccus屬于變形菌門（Proteobacteria），參與氮的固定與尿素的吸收，在生物除磷得過程中有重要作用，目前得研究中，在城市河工業(yè)污水中監(jiān)測(cè)到Defluviicoccus的大量存在，其能儲(chǔ)存聚羥基脂肪酸酯（Polyhydroxyalkanoates，PHA），并適應(yīng)在營(yíng)養(yǎng)的環(huán)境生存［30］。而河岸帶的植被蓋度能改善土壤養(yǎng)分的供應(yīng)和保持，并促進(jìn)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的形成［31］。甲烷八疊球菌也屬于產(chǎn)甲烷菌，參與濕地碳代謝和碳循環(huán)［27］；海桿菌屬（Marinobacter）能夠降解多糖，適應(yīng)鹽分含量較高的生存環(huán)境并具有致病性［26］，輝河濕地河岸帶未淹水區(qū)（D）的優(yōu)勢(shì)菌群包括RB41（4.29%）、Candidatus_Udaeobacter（2.11%）和芽孢桿菌屬（Bacillus）（4.57%）。RB41屬于酸桿菌門，RB41含量的增加可作為地質(zhì)封存CO2泄漏的指標(biāo)［32］，而在貧瘠的土壤環(huán)境下，酸桿菌由于其特殊的生理代謝功能，如產(chǎn)生胞外多糖和產(chǎn)生滲透壓補(bǔ)償性的溶質(zhì)對(duì)酸桿菌在逆環(huán)境中的生存具有保護(hù)和穩(wěn)定的作用［33］。因此，在未淹水的區(qū)域RB41等都偏高。芽胞桿菌通過形成可逆性極強(qiáng)的芽胞，從而具有極強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力［34］。

3.2輝河濕地河岸帶不同淹水條件下土壤微生物群落多樣性及土壤理化變化的相關(guān)因素

輝河濕地河岸帶不同淹水區(qū)土壤微生物多樣性與土壤理化因子關(guān)系較小，長(zhǎng)期淹水區(qū)地上植物生物量和蓋度與微生物Shannon-Wiener指數(shù)、Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)和Chao1豐富度指數(shù)呈負(fù)相關(guān)，且土壤養(yǎng)分中只有干濕交替區(qū)土壤容重與微生物Chao1指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，這與丁成翔等人研究研究結(jié)果一致［35］。微生物群落物種的變化和差異體現(xiàn)在群落Shannon-Wiener指數(shù)的變化，較高的Shannon-Wiener指數(shù)代表微生物種類多且分布均勻［36］，輝河濕地河岸帶Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)偏高，且Chao1和ACE指數(shù)變化沒有明顯規(guī)律，土壤微生物優(yōu)勢(shì)度不高但種類多且分布較為均勻。在野外踏勘過程中發(fā)現(xiàn)，輝河保護(hù)區(qū)內(nèi)存在較多放牧情況，中游為未退化的草原區(qū)河岸［37］，重度放牧區(qū)域河岸帶植被稀疏，土壤結(jié)構(gòu)與質(zhì)量發(fā)生變化，從而影響河岸帶土壤微生物群落組成，導(dǎo)致土壤中微生物多樣性偏低，而無放牧情況或受人類活動(dòng)干擾情況較少的河岸帶植物群落生長(zhǎng)狀況較好，植物殘?bào)w為微生物的生長(zhǎng)代謝提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致微生物豐富度提高［38］，而植物類型的不同也是造成河岸帶土壤微生物群落結(jié)構(gòu)出現(xiàn)差異的原因［39］。

3.3輝河濕地河岸帶土壤理化性質(zhì)對(duì)土壤微生物群落的影響

通過RDA和Mantel test分析可知，土壤pH值，EC，BD，SWC，TP和TOC是顯著影響輝河濕地河岸帶土壤微生物豐度的重要理化因子。姚世庭和汪焱等人研究發(fā)現(xiàn)土壤pH值、有機(jī)質(zhì)含量、土壤含水量、全磷等理化性質(zhì)是影響土壤微生物群落豐度和組成的主要因子［40-41］，張杰雪等人也發(fā)現(xiàn)變形菌門與土壤有機(jī)碳含量呈負(fù)相關(guān)，還發(fā)現(xiàn)酸桿菌門與土壤營(yíng)養(yǎng)有較大相關(guān)性［42］，與本研究結(jié)果一致。三種淹水狀態(tài)下土壤水分含量差異顯著，Schimel［42］等人的研究也發(fā)現(xiàn)土壤含水量的變化會(huì)改變土壤微生物豐富度，干旱的土壤會(huì)導(dǎo)致微生物量減少以及微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，土壤濕度高，植物代謝旺盛，向土壤中釋放一些根際分泌物而刺激微生物繁殖，使土壤微生物數(shù)量增加。而植物蓋度會(huì)對(duì)土壤含水量產(chǎn)生影響［40，44］，植物的生長(zhǎng)會(huì)受到SWC，TN，TP和SOC等含量的限制，從而能影響了植物群落特征，進(jìn)而影響土壤微生物活性。土壤水分的變化會(huì)改變土壤有機(jī)碳和全氮的含量，本研究Mantel test分析結(jié)果中土壤養(yǎng)分含量與土壤微生物之間表現(xiàn)出的正相關(guān)性，表明土壤養(yǎng)分會(huì)促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)繁殖［45］，為后續(xù)研究輝河濕地河岸帶土壤微生物碳氮等元素代謝循環(huán)過程提供數(shù)據(jù)與研究支撐。

4結(jié)論

長(zhǎng)期淹水區(qū)（W）變形菌門貢獻(xiàn)最高，干濕交替區(qū)（WD）變形菌門貢獻(xiàn)最高，而菌群中變形菌門、放線菌門和酸桿菌門在未淹水區(qū)（D）貢獻(xiàn)最高。輝河濕地長(zhǎng)期淹水區(qū)（W）優(yōu)勢(shì)菌屬包括甲烷毛發(fā)菌屬（Methanosaeta）、水桿菌屬（Aquabacterium）、鞘氨醇單胞菌屬（Sphingomonas）和硫桿菌屬（Thiobacillus）;干濕交替區(qū)（WD）的優(yōu)勢(shì)菌群包括Defluviicoccus、甲烷八疊球菌屬（Methanosarcina）和海桿菌屬（Marinobacter）;未淹水區(qū)（D）的優(yōu)勢(shì)菌群包括RB41和芽孢桿菌屬（Bacillus）。輝河濕地河岸帶不同淹水區(qū)土壤微生物多樣性與土壤理化因子關(guān)系較小，但土壤pH值、電導(dǎo)率、容重、土壤含水量、總磷和總有機(jī)碳是影響微生物群落組成的主要因子。

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（責(zé)任編輯 劉婷婷）