關(guān)鍵詞:土壤真菌;落葉松;重要值;多樣性
中圖分類號(hào):S714 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1673-923X(2023)12-0153-12
森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體,具有十分豐富的微生物資源[1]。土壤微生物作為森林土壤中最為活躍的存在,促進(jìn)了森林生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng),提高了土壤肥力[2]。相對(duì)于土壤細(xì)菌,關(guān)于森林土壤真菌的研究相對(duì)較少,但土壤真菌在促進(jìn)植被生長(zhǎng)以及維持森林生態(tài)平衡等方面的作用不容忽視[3]。因此,充分了解森林土壤真菌群落多樣性對(duì)認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能以及評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)等具有重要的意義。
植物和土壤真菌是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,二者聯(lián)系緊密。土壤真菌作為土壤中的主要分解者,能夠分解土壤中的有機(jī)質(zhì)殘?bào)w,為地上植物提供所需養(yǎng)分[4]。此外,部分真菌通過與植物共生,促進(jìn)植被對(duì)碳氮磷等營養(yǎng)元素的吸收,從而提高植物的抗逆性以及維持植物的正常生長(zhǎng)[5];植物則可以通過根系分泌物、凋落物等物質(zhì)為真菌提供生長(zhǎng)所需的碳源和能源,進(jìn)而影響真菌的種類和數(shù)量[6]。目前,越來越多的研究認(rèn)為地上植被變化會(huì)導(dǎo)致土壤真菌群落結(jié)構(gòu)、多樣性以及生物量具有一定差異。例如:肖燁等[7] 研究發(fā)現(xiàn)不同植被類型的土壤微生物差異顯著,其中杉木林的土壤真菌豐富度較高,而灌叢的土壤真菌多樣性較高;Zhao 等[8] 的研究結(jié)果表明植被類型是導(dǎo)致土壤微生物生物量具有顯著差異的重要因素;Zak 等[9] 研究了植物種類多樣性與土壤微生物之間的關(guān)系,結(jié)果表明真菌豐富度、微生物生物量以及土壤呼吸均隨植物多樣性的增加而明顯增加。宋戰(zhàn)超等[10] 對(duì)南亞熱帶人工構(gòu)建的多樹種混交林土壤微生物群落的研究結(jié)果表明,樹種豐富度增加對(duì)土壤細(xì)菌和真菌均具有一定影響,其中土壤真菌比土壤細(xì)菌表現(xiàn)出更為敏感的響應(yīng)。雖然人們對(duì)植被與土壤真菌間的相關(guān)性有一定的了解,但這些研究多集中于植被類型和植物多樣性變化對(duì)土壤真菌群落的影響,對(duì)植物物種差異導(dǎo)致植被群落結(jié)構(gòu)變化所引起的土壤真菌變化特征仍然知之甚少。
大興安嶺位于中國東北部,是我國唯一的寒溫帶針葉林區(qū),由于其獨(dú)特的地理位置和氣候條件形成了特殊的森林群落結(jié)構(gòu),即喬木層物種組成較為單一,植被多樣性較低,主要包括落葉松、白樺Betula platyphylla 和山楊Populus davidiana 等喬木,其中落葉松為主要的建群種[11]。目前,關(guān)于大興安嶺土壤真菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性的相關(guān)報(bào)道主要集中在不同林型[12]、火干擾[13] 以及氣候變化[14] 等方面的研究,而對(duì)建群種差異導(dǎo)致落葉松林群落結(jié)構(gòu)變化的土壤真菌多樣性的相關(guān)研究尚未見報(bào)道。因此,本研究基于寒溫帶興安落葉松林25 hm2 固定監(jiān)測(cè)樣地,通過調(diào)查并計(jì)算重要值表征建群種差異,以不同重要值的落葉松林土壤為研究對(duì)象,采用Illumina MiSeq 高通量測(cè)序技術(shù),研究建群種差異下土壤真菌的群落組成和多樣性的變化特征;解析建群種差異對(duì)土壤真菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性的影響及其主要的環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子,以期為興安落葉松林群落構(gòu)建和土壤真菌多樣性的維持機(jī)制研究提供參考和依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 研究區(qū)概況
研究區(qū)位于黑龍江省大興安嶺呼中國家級(jí)自然保護(hù)區(qū),試驗(yàn)樣地(51°49′01″ ~ 51°49′19″N,122°59′33″ ~ 123°00′03″E)設(shè)在25 hm2 的寒溫帶針葉林監(jiān)測(cè)樣地內(nèi)(圖1),樣地地勢(shì)平緩,土壤以棕色針葉林土為主,屬寒溫帶大陸季風(fēng)氣候區(qū)[15]。海拔847 ~ 974 m,年平均氣溫為-4 ℃,年平均降水量為458.3 mm,年平均相對(duì)濕度為71%。植被群落較為單一,以落葉松和白樺為主要建群種和優(yōu)勢(shì)種的寒溫帶針葉林。
1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與土壤采集
在試驗(yàn)樣地中設(shè)置20 m×20 m 的樣方,調(diào)查樣方內(nèi)喬木的胸徑、樹高和數(shù)量,通過公式計(jì)算出落葉松的重要值[16],其計(jì)算公式如下所示:
重要值=(相對(duì)密度+ 相對(duì)優(yōu)勢(shì)度+ 相對(duì)高度)/3。 (1)
根據(jù)計(jì)算結(jié)果,選擇落葉松重要值無顯著差異的3 個(gè)樣方為同一試驗(yàn)處理組,共設(shè)置5 個(gè)不同的試驗(yàn)處理組,15 個(gè)調(diào)查樣方,按重要值排序?yàn)長(zhǎng)1 < L2 < L3 < L4 < L5,如表1 所示。
在每個(gè)樣方內(nèi)采用五點(diǎn)取樣法,移除凋落物和腐殖質(zhì)層,采集0 ~ 20 cm 土層的土壤,剔除石塊等雜物后過2 mm 孔徑尼龍篩,將土壤分成兩份,一份用于土壤理化性質(zhì)的測(cè)定,另外一份進(jìn)行真菌的高通量測(cè)序。
1.3 測(cè)定與分析
1.3.1 土壤理化性質(zhì)的測(cè)定
土壤總氮和有機(jī)碳含量采用碳氮元素分析儀(Elementar Vario El Ⅲ , Hanau, Germany)測(cè)定;土壤速效鉀含量采用火焰光度法測(cè)定;土壤速效磷含量利用鉬銻抗比色法測(cè)定;土壤速效氮含量運(yùn)用堿解擴(kuò)散法測(cè)定;土壤微生物量碳含量采用氯仿熏蒸法測(cè)定[17];在土水質(zhì)量比為1∶5 的條件下采用pH 計(jì)測(cè)定土壤pH 值;土壤含水率采用鋁盒烘干法測(cè)定[18]。
1.3.2 DNA 抽提和真菌ITS基因測(cè)序
利用E.Z.N.A.? Power Soil DNA 試劑盒(OmegaBio-tek, Norcross, CA, USA)提取土壤微生物的總DNA。分別以50 ng DNA 為模板,使用引物515F(5′-GTGCCAGCMGCCGCGG-3′) 和907R(5′-CCGTCAATTCMTTTRAGTTT-3′) 擴(kuò)增相應(yīng)的土壤真菌ITS1 片段。PCR 擴(kuò)增體系為:4 μL的5×TransStart FastPfu 緩沖液,2 μL 的dNTPs(2.5 mM),0.8 μL 的上下游引物(5 μM),0.4 μL的TransStart FastPfu DNA 聚合酶,10 ng 的DNA模板,超純水(ddH2O)補(bǔ)至20 μL。PCR 循環(huán)條件:95 ℃預(yù)變性3 min,共27 個(gè)循環(huán)(95 ℃變性30 s,55 ℃退火30 s,72 ℃延伸45 s)。每一樣本3 個(gè)重復(fù),同一樣本PCR 產(chǎn)物采用2% 的瓊脂糖凝膠回收, 使用試劑盒(MAG-PCR-CL-5,Axygen)進(jìn)行純化,由上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司進(jìn)行Illumina MiSeq 測(cè)序。
1.3.3 生物信息學(xué)分析和數(shù)據(jù)處理
原始序列的質(zhì)控、過濾和拼接分別采用Fastp和FLASH 軟件進(jìn)行, 隨后使用Qiime2 軟件中的DADA2 對(duì)序列進(jìn)行降噪和去除嵌合體, 得到擴(kuò)增子序列變體(Amplicon sequence variants,ASVs)。依據(jù)物種注釋數(shù)據(jù)庫(http://unite8.0/its_fungi),利用Qiime2 軟件,采用Naive Bayes 的注釋方法,以最小樣本序列數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行樣本序列抽平,得到每個(gè)ASV 所對(duì)應(yīng)的物種分類信息。
使用SPSS 25.0 軟件對(duì)土壤理化數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析,以比較不同群落結(jié)構(gòu)的落葉松林間的土壤理化性質(zhì)差異。使用R3.3.1 軟件的“stat”包繪制ASV 水平的Venn 圖,門、屬水平的土壤真菌群落Bar 圖采用Python 2.7 軟件繪制,指示物種分析( 即LEfSe 分析) 采用R3.3.1 軟件的“vegan” 包繪制。運(yùn)用Mothur 1.30.2 軟件分析Alpha 多樣性指數(shù),其中Coverage 指數(shù)、Chao1 指數(shù)、Shannon 指數(shù)和Simpson 指數(shù)分別揭示了測(cè)序深度以及群落物種的多度、豐富度和均勻度。Beta多樣性基于Bray-Curtis 距離進(jìn)行NMDS 分析,采用R3.3.1 的“vegan”包進(jìn)行繪圖,并結(jié)合MRPP和ANOSIM 分析進(jìn)行檢驗(yàn)。使用R3.3.1 的“vegan”包進(jìn)行RDA 分析,以此分析土壤真菌群落結(jié)構(gòu)與土壤理化因子的相關(guān)性?;赑earson 相關(guān)系數(shù)對(duì)屬水平的土壤真菌群落與土壤理化因子進(jìn)行相關(guān)性分析,采用R3.3.1 和Python 2.7 軟件進(jìn)行繪圖。運(yùn)用FUNGuild v1.0 軟件分析了土壤真菌潛在的生態(tài)功能。
2 結(jié)果與分析
2.1 土壤理化性質(zhì)
由表2 可知,不同群落結(jié)構(gòu)的落葉松林土壤理化性質(zhì)具有顯著差異(P < 0.05)。其中,土壤AP 含量隨落葉松重要值升高而顯著升高,而土壤pH 值、SOC、MBC 和C/N 則隨落葉松重要值升高而顯著下降。雖然土壤TN、AN、WC 和AK 在各組間也具有顯著差異,但并未隨著重要值的改變而具有規(guī)律性的變化。
2.2 土壤真菌群落分布特征
如圖2 所示,不同群落結(jié)構(gòu)的落葉松林土壤真菌的ASVs 總數(shù)排序?yàn)長(zhǎng)5 > L1 > L3 > L2 >L4,分別為693、440、407、390 和366;共同所有的ASVs 數(shù)為57,特有的ASVs 排序?yàn)長(zhǎng)5 >L1 > L3 > L2 > L4, 分別為439、220、159、150 和142。
所有樣本中共檢測(cè)到14 門47 綱96 目176科298 屬463 種土壤真菌。由圖3 可知, 有5個(gè)真菌門的相對(duì)豐度大于1%,其中擔(dān)子菌門(Basidiomycota,40.97% ~ 54.00%)在各組中的相對(duì)豐度最高,其次為子囊菌門(Ascomycota,14.77% ~ 42.65%)、被孢霉門(Mortierellomycota,6.16% ~ 24.59%)、毛霉門(Mucoromycota,0.23% ~ 1.10%) 和羅茲菌門( Rozellomycota,0.09% ~ 1.27%)。擔(dān)子菌門和子囊菌門在各組中的相對(duì)豐度均大于10%,為主要的優(yōu)勢(shì)真菌門[7]。此外,除毛霉門外,其余各菌門在各組間均具有顯著差異(P < 0.05)。
由圖4 可知, 在真菌屬中有22 個(gè)屬的平均相對(duì)豐度大于1%??傮w上看, 不同群落結(jié)構(gòu)的落葉松林土壤真菌群落組成相似,但優(yōu)勢(shì)菌屬卻存在一定差異。L1 的優(yōu)勢(shì)屬為被孢霉屬(Mortierella,24.58%)、乳菇屬(Lactarius,18.72%)、絲膜菌屬(Cortinarius,17.42%)和紅菇屬(Russula,10.13%),L2 的優(yōu)勢(shì)屬為紅菇屬(19.36%),L3 的優(yōu)勢(shì)屬為被孢霉屬(19.13%)、絲蓋傘屬(Inocybe,15.40%) 和古根菌屬(Archaeorhizomyces,13.25%),L4 的優(yōu)勢(shì)屬為雙擔(dān)菌屬(Geminibasidium,22.99%),L5 的優(yōu)勢(shì)屬為雙擔(dān)菌屬(24.02%)和被孢霉屬(14.09%)。除傘狀霉屬(Umbelopsis)和Pilidium 外,其余19個(gè)菌屬在各組間具有顯著差異(P < 0.05)。其中,雙擔(dān)菌屬、Solicoccozyma 和青霉菌屬(Penicillium)的相對(duì)豐度隨落葉松重要值的升高而顯著升高,而乳菇屬的相對(duì)豐度則隨落葉松重要值的升高而顯著降低。
LEfSe 分析(LDA 閾值為4)結(jié)果表明,不同試驗(yàn)處理組的指示物種存在差異。門水平上,被孢霉門是L1 的指示門;屬水平上,古根菌屬、絲蓋傘屬為L(zhǎng)3 的指示屬,樹粉孢屬Oidiodendron、濕傘屬Hygrocybe、Saitozyma 為L(zhǎng)4 的指示屬,絲膜菌屬、乳菇屬、被孢霉屬為L(zhǎng)1 的指示屬,紅姑屬、Paratritirachium 為L(zhǎng)2 的指示屬,雙擔(dān)菌屬、Solicoccozyma 為L(zhǎng)5 的指示屬。
2.3 Alpha 多樣性分析
由圖6 可知,Chao1 指數(shù)在L4 中最低,顯著低于L5,但與L1、L2、L3 無顯著差異(P > 0.05)。Shannon 指數(shù)在L5 中最高,L2 中最低,但各組間無顯著差異(P > 0.05)。Simpson 指數(shù)在L2 和L4 中最高,且顯著大于L5(P < 0.05),但與L1 和L3 無顯著差異(P > 0.05)。整體上看,建群種差異下土壤真菌群落的Alpha 多樣性并未發(fā)生顯著改變。
2.4 Beta 多樣性分析
由圖7 可知,Stress 值小于0.05,表明NMDS分析能夠較好地反映樣本間的差異程度。各試驗(yàn)組的3 個(gè)重復(fù)樣本間的距離較小,說明樣本的重復(fù)性較好,組內(nèi)差異相對(duì)較小。L3 分布于第一象限,L1 和L5 分布于第二象限,L2 和L4 分布于第四象限,說明L1 和L5、L2 和L4 真菌群落結(jié)構(gòu)較為相似,而與L3 的土壤真菌結(jié)構(gòu)差異較大。結(jié)合MRPP 和ANOSIM 分析可知,各落葉松林土壤真菌群落結(jié)構(gòu)具有極顯著差異(表3,P=0.001)。綜上可知,建群種差異下土壤真菌的Beta 多樣性具有極顯著差異。
2.5 土壤理化因子與土壤真菌群落的關(guān)聯(lián)分析
由冗余分析結(jié)果可知(圖8),軸一和軸二分別解釋了落葉松林土壤真菌群落結(jié)構(gòu)差異的42.21% 和21.80%,累計(jì)解釋率達(dá)64.01%。在主成分1 方向上各組樣品分為兩大組:L2、L4 和L5 在主成分1 的正方向上,L1 和L3 在主成分1的負(fù)方向上。在主成分2 方向上各組樣品也分為兩大組:L1 和L2 在正方向上,L3、L4 和L5 在負(fù)方向上。由表4 可知,各土壤理化因子對(duì)土壤真菌群落結(jié)構(gòu)的影響程度排序?yàn)椋簆H 值> AN >MBC > C/N > SOC > TN > AP > WC > AK,其中pH 值、AN、MBC、C/N、SOC、TN、AP、WC 影響顯著(P < 0.05)。
進(jìn)一步對(duì)相對(duì)豐度前十的真菌屬與土壤理化性質(zhì)做相關(guān)性分析,其結(jié)果如圖9 所示。被孢霉屬與pH 值顯著正相關(guān);雙擔(dān)菌屬與TN、AP、AN 極顯著正相關(guān),與WC顯著正相關(guān),與SOC、MBC、pH值、C/N 極顯著負(fù)相關(guān);紅菇屬與AK 極顯著負(fù)相關(guān),與TN 顯著負(fù)相關(guān);乳菇屬、絲膜菌屬與SOC、MBC、pH 值、C/N 極顯著正相關(guān),與AP、WC 極顯著負(fù)相關(guān),與TN、AN 顯著負(fù)相關(guān);Saitozyma與AN顯著正相關(guān),與pH 值顯著負(fù)相關(guān);古根菌屬、濕傘屬與AK 顯著正相關(guān);Solicoccozyma 與TN、AP、AN 極顯著正相關(guān),與SOC、MBC、pH 值極顯著負(fù)相關(guān),與C/N 顯著負(fù)相關(guān)。
2.6 功能預(yù)測(cè)分析
由FUNGuild 功能分類結(jié)果(表5)可知,各落葉松林土壤真菌包括共生(Symbiotroph)、腐生-共生(Saprotroph-Symbiotroph)、腐生(Saprotroph)、病理- 腐生- 共生(Pathotroph-Saprotroph-Symbiotroph)、病理- 共生(Pathotroph-Symbiotroph)、病理- 腐生(Pathotroph-Saprotroph)、病理(Pathotroph)共7 種營養(yǎng)型。其中,共生營養(yǎng)為最主要的營養(yǎng)型(5.58% ~ 47.37%),其次為腐生營養(yǎng)型(6.13% ~ 36.42%)和腐生- 共生營養(yǎng)型(11.95% ~ 25.55%)。在Guilds 分類中,各落葉松林土壤真菌相對(duì)豐度大于1% 的功能群有13個(gè),共占總豐度的62.42% ~ 85.44%。外生菌根真菌(Ectomycorrhizal)是最主要的功能類群,其次是內(nèi)生菌- 地衣腐生菌- 土壤腐生菌- 未定義腐生菌(Endophyte-Litter Saprotroph-Soil Saprotroph-Undefined Saprotroph)和未定義腐生菌(UndefinedSaprotroph)。除植物病原菌(Plant Pathogen)外,各功能群均具有顯著差異(P < 0.05)。其中,未定義腐生菌、動(dòng)物病原體- 未定義腐生菌(AnimalPathogen-Undefined Saprotroph)隨落葉松重要值的升高而顯著升高,而外生菌根真菌則隨落葉松重要值的升高而顯著降低。
3 討論
3.1 落葉松林建群種差異下的土壤理化性質(zhì)變化
植被與土壤具有緊密的聯(lián)系,地上植被的變化會(huì)影響土壤養(yǎng)分含量[19]。本研究中落葉松林建群種的差異導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)發(fā)生顯著改變。其中,土壤pH 值、SOC、MBC 和C/N 隨落葉松重要值的升高而顯著下降。pH 值降低的原因可能是落葉松林針葉凋落物的分解及其根系分泌物均會(huì)產(chǎn)生有機(jī)酸類化合物,使土壤酸性增強(qiáng),從而導(dǎo)致pH 值的降低[20-21]。土壤SOC 的顯著下降可能是因?yàn)橥馍婢鄬?duì)豐度的顯著下降導(dǎo)致落葉松林凋落物分解速度減慢,延緩了養(yǎng)分的歸還,從而減少了有機(jī)碳在土壤中的積累[22]。土壤MBC作為土壤碳庫中較為活躍的部分,能夠參與土壤碳循環(huán)過程,是表征土壤微生物數(shù)量和活性的重要指標(biāo)之一[23]。土壤MBC 的顯著下降,一方面可能與落葉松林針葉凋落物的木質(zhì)素/N 以及萜類、酚類物質(zhì)含量較高,微生物底物有效性較差,所能支持的微生物類群相對(duì)較少有關(guān)[24];另一方面土壤SOC 含量下降會(huì)抑制微生物的代謝活動(dòng),降低土壤中的碳轉(zhuǎn)化速率,也會(huì)導(dǎo)致MBC 含量的下降[25]。土壤C/N 作為表征土壤質(zhì)量的敏感指標(biāo),可衡量土壤碳、氮的平衡情況[26],其含量的顯著下降可能與落葉松根系能夠分泌大量的有機(jī)物質(zhì),這些有機(jī)物質(zhì)的降解能夠釋放出較多的氮素,從而使土壤C/N 比值降低有關(guān)[27]。此外,本研究發(fā)現(xiàn)AP 的含量隨重要值的升高顯著增加,可能是因?yàn)橥寥纏H 值的下降能夠活化土壤中的難溶性磷,有利于有效磷含量增加[28]。另外,落葉松林凋落物的分解能夠補(bǔ)充部分有效性較高的無機(jī)磷和有機(jī)磷[29],也會(huì)使土壤AP 含量升高。
3.2 落葉松林建群種差異對(duì)土壤真菌多樣性和群落組成的影響
土壤真菌多樣性可作為判斷土壤質(zhì)量狀況的重要指標(biāo),最為直觀地反映了真菌群落的動(dòng)態(tài)變化特征[30]。建群種差異下土壤真菌的Alpha 多樣性指數(shù)雖各不相同,但并無顯著差異,這可能是因?yàn)橥寥勒婢郝漭^為穩(wěn)定,且部分真菌具有多種營養(yǎng)方式,其種類和數(shù)量受落葉松林群落結(jié)構(gòu)改變所引起的環(huán)境變化的影響較小[31]。
土壤真菌群落在維持生態(tài)系統(tǒng)平衡方面起著關(guān)鍵作用,本研究中擔(dān)子菌門和子囊菌門為真菌群落的主要優(yōu)勢(shì)門,與Deng 等[32] 研究結(jié)果相一致。擔(dān)子菌門和子囊菌門中的絕大多數(shù)菌群可以利用多種有機(jī)物質(zhì)和碳源,能夠適應(yīng)不同的土壤類型和環(huán)境條件[7],因此在落葉松林土壤中占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位。在屬水平上,雙擔(dān)菌屬、Solicoccozyma、青霉菌屬和乳菇屬為落葉松林的主要真菌屬,它們的相對(duì)豐度隨落葉松重要值的升高而表現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)。其中,雙擔(dān)菌屬、Solicoccozyma 和青霉菌屬的相對(duì)豐度隨落葉松重要值的升高而顯著升高,這主要是因?yàn)殡p擔(dān)菌屬、Solicoccozyma和青霉菌屬大多為腐生真菌[33],落葉松林土壤中的木質(zhì)素、纖維素、半纖維素等難降解有機(jī)物質(zhì)含量較高[34],這些有機(jī)物質(zhì)為腐生真菌的主要營養(yǎng)來源,從而促進(jìn)了雙擔(dān)菌屬、Solicoccozyma 和青霉菌屬的生長(zhǎng)和繁衍。與此相反,乳菇屬的相對(duì)豐度隨落葉松重要值的升高而顯著降低,且與pH 值顯著正相關(guān),這可能是因?yàn)槿楣綄僬婢m合在偏堿性土壤中生長(zhǎng)[35],而落葉松林群落結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致土壤pH 值呈顯著下降趨勢(shì),從而抑制了乳菇屬真菌的生長(zhǎng)。
土壤理化因子是土壤真菌群落結(jié)構(gòu)改變的主要驅(qū)動(dòng)因素[36]。本研究中土壤pH 值、AN、MBC、C/N、SOC、TN、AP、WC 對(duì)土壤真菌群落結(jié)構(gòu)具有顯著影響。其中,土壤pH 值被認(rèn)為是土壤真菌群落分布的關(guān)鍵因子[37],盡管土壤真菌具有較寬的pH值適應(yīng)范圍,但不同真菌類群對(duì)pH 值的耐受限度不同[31],因此本研究中土壤pH 值的顯著下降對(duì)真菌群落結(jié)構(gòu)具有顯著影響。有研究發(fā)現(xiàn),土壤真菌群落主要受有機(jī)碳、總氮、C/N 等理化因子的影響[38],與本研究結(jié)果相一致。土壤碳氮作為土壤真菌生長(zhǎng)代謝所必需的重要營養(yǎng)物質(zhì),其含量的變化會(huì)直接影響土壤真菌群落生長(zhǎng)和分布[39]。此外,速效磷對(duì)土壤真菌群落具有顯著影響,可能是由于磷是微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成元素,土壤真菌對(duì)磷養(yǎng)分具有一定的依賴性亦會(huì)使土壤真菌多樣性發(fā)生不同程度的改變[40]。
3.3 落葉松林建群種差異對(duì)土壤真菌潛在功能類群的影響
由FUNGuild 功能分類結(jié)果可知,本研究中土壤真菌主要以共生營養(yǎng)型為主,腐生營養(yǎng)型次之,與鄧嬌嬌等[39] 研究結(jié)果不一致,這可能與研究區(qū)域和植被類型不同,土壤真菌群落功能具有一定差異有關(guān)。外生菌根真菌作為典型的共生型真菌,通過與宿主植被的共生以獲取自身生長(zhǎng)所需的營養(yǎng)物質(zhì),同時(shí)又可以提高宿主植被對(duì)外界養(yǎng)分的吸收能力,促進(jìn)了宿主植被的生長(zhǎng)[41]。本研究中外生菌根為最主要的土壤真菌功能類群,但其相對(duì)豐度卻隨重要值的升高而顯著降低。產(chǎn)生該結(jié)果的原因,本研究推測(cè)一方面可能是由于外生菌根真菌為好氧菌[42],落葉松林針葉凋落物的分解緩慢,較為密集地覆蓋于土壤表面,促進(jìn)空氣流通不暢的微環(huán)境的形成[34],進(jìn)而抑制外生菌根真菌的生長(zhǎng)和分布;另一方面,有研究發(fā)現(xiàn)土壤pH值是影響外生菌根真菌分布的重要因子,其豐度會(huì)隨土壤pH 值的升高而顯著增加[43]。因此,本研究中土壤pH 值的顯著降低也可能會(huì)對(duì)外生菌根真菌產(chǎn)生抑制作用。另外,F(xiàn)UNGuild 是基于已發(fā)表文獻(xiàn)對(duì)真菌群落進(jìn)行功能分類,劃分類別不夠全面和完善,還具有許多未知的功能注釋,仍需進(jìn)一步研究。
4 結(jié)論
1)寒溫帶落葉松林建群種差異會(huì)顯著影響土壤理化性質(zhì)。
2)建群種差異并未顯著改變土壤真菌的優(yōu)勢(shì)菌門,但優(yōu)勢(shì)真菌屬卻存在異同,并且各菌屬對(duì)落葉松林群落結(jié)構(gòu)改變的響應(yīng)也存在差異。土壤真菌的Alpha 多樣性無顯著差異,而Beta 多樣性具有極顯著差異,土壤pH 值、AN、MBC、C/N、SOC、TN、AP 和WC 是土壤真菌群落結(jié)構(gòu)變化的重要影響因子。
3)土壤真菌以共生型、腐生型和腐生- 共生型為主要營養(yǎng)方式,外生菌根真菌是最主要的功能類群,并且建群種差異使土壤真菌功能群的相對(duì)豐度發(fā)生顯著改變。
[ 本文編校:羅列]