油松人工林土壤微生物對結(jié)構(gòu)調(diào)整的響應(yīng)研究

摘要：[目的]為評估結(jié)構(gòu)調(diào)整對油松人工林生態(tài)系統(tǒng)的影響，探索土壤微生物群落結(jié)構(gòu)動態(tài)對結(jié)構(gòu)調(diào)整干擾的響應(yīng)機制。[方法]利用高通量測序技術(shù)，對結(jié)構(gòu)調(diào)整后山西省中條山油松人工林林下土壤微生物的類群組成及多樣性進(jìn)行探究，分析土壤微生物群落的組成結(jié)構(gòu)、多樣性及其與環(huán)境因素的相互關(guān)系。[結(jié)果]油松人工林結(jié)構(gòu)調(diào)整能夠降低土壤的pH值，土壤養(yǎng)分含量顯著低于對照樣地。土壤微生物的優(yōu)勢菌群未發(fā)生較大的變化，土壤的優(yōu)勢細(xì)菌類群是變形菌門、放線菌門、酸桿菌門，而優(yōu)勢真菌類群為子囊菌門、擔(dān)子菌門和被孢菌門。結(jié)構(gòu)調(diào)整后油松人工林土壤微生物的豐富度顯著增加，多樣性較對照樣地略有增加，但差異不顯著。對結(jié)構(gòu)調(diào)整前后的油松人工林微生物類群與土壤理化性質(zhì)進(jìn)行RDA分析，pH、總氮、土壤有機質(zhì)和速效氮是驅(qū)動土壤微生物類群變化的主要因子。[結(jié)論]結(jié)構(gòu)調(diào)整后的油松人工林樣地仍處于恢復(fù)期，微生物類群結(jié)構(gòu)與未調(diào)整樣地相比具有相似性，但調(diào)整后的土壤微生物類群更為豐富，變形菌門和擔(dān)子菌門的增加使得土壤中固氮菌的比例提高，土壤微生物類群向有助于有機質(zhì)分解的方向轉(zhuǎn)換。

關(guān)鍵詞：油松人工林；結(jié)構(gòu)調(diào)整；目標(biāo)樹經(jīng)營；土壤微生物；微生物群落結(jié)構(gòu)

中圖分類號：S714.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-1498（2024）03-0193-10

油松（Pinus tabulaeformis Carriere.）是我國華北地區(qū)典型的植被類型，適應(yīng)性強，具有耐低溫、干旱和瘠薄等特點。由于經(jīng)營管理不到位，人工營造的油松林存在生產(chǎn)力低下、生物多樣性下降、穩(wěn)定性差等問題。隨著退化生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)和恢復(fù)工程的實施，大面積的油松人工林質(zhì)量得到改善，但對其恢復(fù)階段和效果仍缺乏有效的評估。

土壤微生物種類在土壤生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)和能量流動過程中起紐帶作用，推動植物生長發(fā)育和群落演替。對森林采取不同經(jīng)營措施能夠改變林下小氣候，并通過影響林下植物群落，改變凋落物和根系分泌物的組成，對土壤微生物群落造成影響。土壤微生物多樣性是增強微生物功能和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要因素，對環(huán)境人為擾動非常敏感，研究表明不同土地利用方式及森林管理措施在一定程度上干擾了土壤環(huán)境，導(dǎo)致土壤微生物群落發(fā)生改變，采伐活動會對土壤微生物群落的結(jié)構(gòu)、多樣性和豐度造成不同程度的影響，有利于土壤真菌群落進(jìn)行養(yǎng)分循環(huán)。土壤微生物與植被形成相互作用的反饋體系，既受到地上植被類型的影響，又通過其自身性質(zhì)的改變反作用于植被。土壤微生物可以反映生態(tài)系統(tǒng)土壤理化性質(zhì)和功能多樣性的恢復(fù)程度，是反映植被恢復(fù)進(jìn)展的重要參考指標(biāo)。

目標(biāo)樹經(jīng)營是以單株林木為對象，通過伐除干擾木為目標(biāo)樹提供更多生長空間，降低鄰木冠層競爭，從而提高單株木質(zhì)量的營林技術(shù)。前人相關(guān)的研究很多，主要關(guān)注目標(biāo)樹生長變化及目標(biāo)樹經(jīng)營對林分生長與結(jié)構(gòu)的影響機制。目標(biāo)樹經(jīng)營對油松人工林養(yǎng)分動態(tài)和土壤微生物群落的影響機制需進(jìn)一步研究。本研究以山西省中條山結(jié)構(gòu)調(diào)整前后的油松人工林為研究對象，其中一塊人工林進(jìn)行了多次的目標(biāo)樹經(jīng)營，每次經(jīng)營力度約為25%，另一塊則未進(jìn)行相關(guān)的經(jīng)營活動。探討結(jié)構(gòu)調(diào)整后油松人工林林下土壤養(yǎng)分及微生物群落結(jié)構(gòu)的響應(yīng)動態(tài)，梳理油松人工林土壤生態(tài)系統(tǒng)對結(jié)構(gòu)調(diào)整的應(yīng)對機制，有助于提高對人工林土壤生態(tài)恢復(fù)的認(rèn)識，也為確定油松人工林的科學(xué)經(jīng)營成效和提高油松人工林保護管理質(zhì)量提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

中條山位于山西省西南部，地處34°38＇～35°37＇N，110°15＇～112°37＇E，屬太行山向南延伸的余脈，山體走向為北東一西南。該區(qū)屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，年均溫為10.3～14.3℃，1月均溫為-8.5～4.6℃，七月均溫為30.6～33.8℃，年均降水量為524.3～654.3 mm，多集中在7-9月，無霜期190～229 d。油松人工林分布區(qū)土壤為淋溶褐土及山地褐土，土層較厚。主要森林植被類型有油松林、檀子櫟（Quercus baroniiSkan）林、側(cè)柏（Platycladus orientalis Linn.）林、栓皮櫟（Quercus variabilis Bl.）林、白樺（Betula platyphyHa Suk.）林和遼東櫟（Quercuswutaishanica Mary）林等。灌叢植被類型主要有三裂繡線菊（Spiraea trilobata L.）灌叢、酸棗（Ziziphus jujuba var. spinosa（Bunge）Hu exH.F.Chow．）灌叢、連翹（Forsythia suspensaThunb.）灌叢、黃櫨（Cotinus coggygria Scop.）灌叢、荊條（Vitex negundo var. heterophylla（Franch.）Rehd.）灌叢等。草本植物群落主要有蒿類（Artemisia spp.）草叢、白羊草（Bothriochloaischaemum（L-）Keng）草叢、薹草（Carexspp．）草甸等。

1.2 試驗方法

2018年選取中條山油松人工林作為研究對象，選取兩塊林齡相近，坡向、坡度和海拔等地形因子、土壤類型基本相似的林地作為研究對象，一塊樣地自2000年以來只選擇并標(biāo)記目標(biāo)樹和干擾樹，未進(jìn)行間伐作業(yè)，該樣地作為對照樣地（CK）。另一塊樣地自2000年起每4年1次，進(jìn)行了多次目標(biāo)樹經(jīng)營，目標(biāo)樹經(jīng)營密度為300株．hm-2，該樣地為經(jīng)營樣地（TZ）。經(jīng)營樣地內(nèi)選取生長力旺盛、狀態(tài)良好、干形飽滿通直、沒有機械損傷和病蟲害的林木作為目標(biāo)樹，干擾樹為冠層影響目標(biāo)樹生長的林木。間伐強度設(shè)計為25%，在間伐強度控制下，從干擾樹中隨機選擇采伐木，12月進(jìn)行間伐作業(yè)。

2018年6-8月在兩個樣地各設(shè)置3個20m×20 m的樣方，共計6個樣方。對2個樣地進(jìn)行基本狀況調(diào)查，包括：平均樹高、平均胸徑、林齡、林分密度等，并進(jìn)行土壤樣本的采集，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表1。

1.3 土壤樣品采集測定

在每個樣方內(nèi)按照“S”形選取3個土壤采樣點均勻混合采樣，先去除土壤表面的凋落物，采集0～20 cm土壤樣品。剔除根、石塊等雜質(zhì)混合土樣，放入消毒無菌的自封袋，置于4℃冷藏箱保存并盡快帶回實驗室，過2 mm篩，一部分保存于-80℃冰箱中，用于土壤微生物多樣性分析；另外一部分土壤樣品自然風(fēng)干，用于土壤理化性質(zhì)分析。

有機質(zhì)SOM含量采用重鉻酸鉀氧化·分光光度法測定；全氮TN含量采用凱氏定氮法測定（IYIT 1228-2015）；速效氮（AN）采用堿解擴散法測定；全磷（TP）和速效磷（Olsen-P）采用等離子發(fā)射光譜法（儀器名稱IRIS IntrepidⅡXSP）測定，pH采用pH酸度計法（儀器名稱HANNA pH 211酸度計）。

1.4 土壤DNA提取、PCR擴增和測序

利用MP-Fast DNA Spin kit for soil試劑盒（Omega Biotek，Norcross，GA，U．S．）進(jìn)行土壤DNA提取，DNA濃度和純度利用NanoDrop2000進(jìn)行檢測，利用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA提取質(zhì)量；細(xì)菌利用515F（GTGCCAGCMGCCGCGG）和907R（CCGTCAATTCMTTTRAGTTT）引物對V4-V5可變區(qū)進(jìn)行PCR擴增，真菌利用ITSl（CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA）和ITS2（GCTGCGTTCTTCATCGATGC）引物進(jìn)行PCR擴增，利用Miseq 2×250 bp測序（上海天昊生物科技有限公司）。

1.5 數(shù)據(jù)處理

基于OTU計算Chaol豐度指數(shù)，覆蓋度（Coverage）和Shannon多樣性指數(shù)。在門水平上統(tǒng)計每個樣品的群落組成，進(jìn)行主成分分析（PCA）。利用冗余分析（RDA）研究土壤化學(xué)指標(biāo)與微生物群落關(guān)系。利用SPSS18.0軟件，通過單因素方差分析（One-way analysis）對各樣地之間的顯著性差異進(jìn)行分析，采用Pearson相關(guān)系數(shù)對微生物豐度和土壤理化性質(zhì)進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 結(jié)構(gòu)調(diào)整對油松人工林土壤理化性質(zhì)的影響

對多次結(jié)構(gòu)調(diào)整的油松人工林和CK樣地的土壤理化性質(zhì)進(jìn)行測定，每個樣地土壤理化性質(zhì)以所有測定值的平均值表征。結(jié)果顯示，與CK樣地相比，多次結(jié)構(gòu)調(diào)整后的油松人工林土壤化學(xué)性質(zhì)差異顯著（表2）。土壤有機質(zhì)、全氮、堿解氮、Olsen-P、pH值均顯著低于CK樣地（P＜0.05）。土壤C／N略高于對照樣地，但差異不顯著。由此可見，結(jié)構(gòu)調(diào)整后油松人工林土壤養(yǎng)分較CK樣地有所降低，但C/N值差異不大。

2.2 結(jié)構(gòu)調(diào)整對油松人工林土壤門水平細(xì)菌結(jié)構(gòu)的影響

對未進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整的油松人工林CK樣地進(jìn)行采樣，共采集到細(xì)菌涉及35門63綱76目（圖1a），相對豐度大于1%的主要細(xì)菌門類有：變形菌門（Proteobacteria，29.5%）、酸桿菌門（Acidobacteria，21.14%）、放線菌門（Actinobacteria，14.74%）、浮霉菌門（Planctomycetes，5.87%）、擬桿菌門（Bacteroidetes，5.77%）、綠彎菌門（Chloroflexi，3.55%）、芽單胞菌門（Gemmatimonadetes，3.42%），candidate_division_WPS-1，2.06%、疣微菌門（Verrucomicrobia，1.84%）、匿桿菌門（Latescibacteria，1.1 1%）、厚壁菌門（Firmicutes，1.60%）、糖化細(xì)菌門螺旋體菌門（Candidatus_Saccharibacteria，1.59%）、裝甲菌門（Armatimonadetes，1.44%）。另外，還檢測到一些，如：迷蹤菌門（Elusimicrobia）、衣原體門（Chlamydiae）、小基因組菌總門（Microgenomates）、儉菌總門（Parcubacteria）、lgnavibacteriae、BRC1、Cyanobacteria、硝化螺旋菌門（Nitrospirae）、Hydrogenedentes等，相對豐度之和為2.7%。其中相對豐度超過7%的門有變形菌門、放線菌門和酸桿菌門。

結(jié)構(gòu)調(diào)整后的油松人工林TZ樣地，共采集到細(xì)菌34門63綱78目，涉及主要的細(xì)菌門類為：變形菌門（30.03%）、酸桿菌門（21.8%）、放線菌門（12.88%）、擬桿菌門（5.5%）、浮霉菌門（5.27%）、綠彎菌門（3.88%）、芽單胞菌門（3.05%）、疣微菌門（2.12%）、（candidate_division_ WPS-1，1.85%）、匿桿菌門（1.51%）、硝化螺旋菌門（1.02%）。另外，還檢測到一些，如：糖化細(xì)菌門螺旋體菌門、厚壁菌門、裝甲菌門、衣原體門、儉菌總門、迷蹤菌門、衣原體門、迷蹤菌門、lgnavibacteriae、雜食菌門（Omnitrophica）等，相對豐度之和為2.08%。其中相對豐度超過7%的門有變形菌門、放線菌門和酸桿菌門。結(jié)構(gòu)調(diào)整后樣地細(xì)菌類群和CK樣地一樣，主要由這三個菌門構(gòu)成（圖1a）。

由圖2a可以看出，進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整后，土壤微生物類群發(fā)生一定的變化，在門水平上，TZ樣地的土壤細(xì)菌變形菌門、酸桿菌門要高于CK樣地，而TZ樣地的放線菌門、浮霉菌門、擬桿菌門要低于CK樣地。

2.3 結(jié)構(gòu)調(diào)整對油松人工林土壤門水平真菌結(jié)構(gòu)的影響

未進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整的油松人工林CK樣地，共采集到真菌涉及14門42綱111目（圖1b），CK油松純林中的主要真菌門類為：子囊菌門（Ascomycota，51.7%）、擔(dān)子菌門（Basidiomycota，24.42%）、被孢菌門（Mortierellomycota，16.32%），另外還檢測到一些如：尾蟲門（Cercozoa）、球囊菌門（Glomeromycota）、壺菌門（Chytridiomycota）、梳霉門（Kickxellomycota）、羅茲菌門（Rozellomycota），毛霉門（Mucoromycota）、Calcarisporiellomycota、GS19等，相對豐度之和為：0.93%。其中相對豐度超過7%的門有子囊菌門、擔(dān)子菌門、被孢菌門。

結(jié)構(gòu)調(diào)整后的油松人工林TZ樣地，共采集到真菌涉及1 5門44綱1 1 6目，相對豐度超過7%的主要真菌門類為：子囊菌門（44.22%）、擔(dān)子菌門（39.48%）、被孢菌門（9.35%）（圖1b）。另外還檢測到一些如球囊菌門（1.32%）、尾蟲門、壺菌門、羅茲菌門、梳霉門、毛霉門等，相對豐度之和為0.75%。

由圖2b可以看出，在土壤微生物真菌門水平上，結(jié)構(gòu)調(diào)整后的TZ樣地子囊菌門、被孢菌門要低于CK樣地，而TZ樣地的擔(dān)子菌門要高于CK樣地。說明結(jié)構(gòu)調(diào)整后土壤真菌類群結(jié)構(gòu)也產(chǎn)生相應(yīng)變化。

2.4 結(jié)構(gòu)調(diào)整前后油松人工林土壤微生物類群結(jié)構(gòu)

對多個樣品中所共有的OTU數(shù)目進(jìn)行統(tǒng)計可以反映樣品的相似性以及重疊情況。對各樣本細(xì)菌OTU矩陣進(jìn)行分析（圖3），各樣地細(xì)菌OTU數(shù)量總計為17 947個，其中共有OTU 8 652個，占比48.21%。CK樣地的獨有OTU 1 956個，占比10.90%；結(jié)構(gòu)調(diào)整后TZ樣地獨有的OTU為7 339個，占比40.8g%，高于CK樣地29.gg%，結(jié)構(gòu)調(diào)整后TZ樣地獨有土壤細(xì)菌OTU占比明顯高于CK樣地。

對各樣本真菌OTU矩陣進(jìn)行分析（圖4），各樣地真菌總計OTU數(shù)量為8 067個，其中共有OTU為2 692個，占比33.37%，CK樣地獨有OTU 2 141個，占比26.54%；結(jié)構(gòu)調(diào)整后TZ樣地獨有的真菌OTU為3 234個，占比40.Og%，高于CK樣地13.55%。結(jié)構(gòu)調(diào)整后TZ樣地獨有真菌OTU占比明顯高于CK樣地。

2.5 結(jié)構(gòu)調(diào)整對油松人工林土壤微生物多樣性與豐富度的影響

由表3可知油松人工林進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整后，土壤菌群的豐富度和多樣性有所改變。結(jié)構(gòu)調(diào)整后，土壤中觀察到的細(xì)菌OTU總數(shù)和真菌OTU總數(shù)均大于CK樣地。結(jié)構(gòu)調(diào)整后的油松人工林樣地土壤細(xì)菌類群和真菌類群的Chaol指數(shù)都顯著高于CK樣地，土壤ACE指數(shù)也要顯著高于CK樣地（P＜0.05）（圖5a、b）。由此可見，結(jié)構(gòu)調(diào)整后，土壤微生物群落的豐富度比CK樣地有了顯著提升，土壤微生物群落更加豐富。結(jié)構(gòu)調(diào)整后油松人工林的土壤真菌與細(xì)菌的多樣性（Shannon和Simpson指數(shù)）與CK樣地差異不顯著（pgt;0.05）（表3）。

2.6 油松人工林環(huán)境因子對土壤微生物結(jié)構(gòu)的影響

為研究油松人工林下土壤微生物與土壤環(huán)境因子的關(guān)系，對油松人工林CK與TZ樣地基于OTU水平細(xì)菌群落與土壤理化性質(zhì)進(jìn)行RDA分析，對于油松人工林土壤細(xì)菌群落與環(huán)境的RDA分析顯示（圖6），RDA前兩個排序軸分別解釋了35.93%、19.78%的細(xì)菌多樣性變化，6個主要的土壤理化因子共解釋了55.71%的總特征值，表明前兩軸的貢獻(xiàn)值可以較好地解釋各因子對土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)構(gòu)調(diào)整對油松人工林下細(xì)菌群落有顯著性影響。其中對土壤細(xì)菌多樣性影響較大的有SOM（r2=0.64），TN（r2=0.66），TP（r2=0.44），AN（r2=0.59），pH（r2=0.93），與第一軸的相關(guān)性較大。速效磷（r2=0.68）與軸2的相關(guān)性較大。pH、SOM、TN、AN、速效磷是影響油松人工林下細(xì)菌類群變化的主要驅(qū)動因子，具有顯著的協(xié)同作用（P＜0.05）。

基于OTU水平真菌群落與土壤理化性質(zhì)進(jìn)行RDA分析，對于油松人工林下的真菌群落（圖7），RDA前兩個排序軸分別解釋了25.23%和22.08%的真菌多樣性變化，解釋了47.31%的總特征值，其中對土壤真菌多樣性影響較大的有SOM（r2=0.87）、TN（r2=0.92）、AN（r2=0.96）、pH（r2=0.61）和Olsen-P（r2=0.88），與第一軸的相關(guān)性較大。TP（r2=0.75）與第二軸的相關(guān)性較大。表明SOM、TN、TP、AN、pH和Olsen-P是驅(qū)動油松人工林林下土壤真菌類群變化的主要因子。SOM、TN、TP、AN、和Olsen-P具有顯著的協(xié)同作用（P＜0.05）。

對油松人工林土壤微生物多樣性和土壤化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行Pearson相關(guān)分析，結(jié)果（表4）顯示，細(xì)菌群落Observed、Chaol、ACE與SOM、TP呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），與TN、AN呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），細(xì)菌群落Simpson多樣性與pH值呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），Shannon多樣性與C/N呈現(xiàn)顯著正相關(guān)（P＜0.05）。真菌群落的Observed、Chaol、ACE與TN、AN呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），而Simpson和Shannon多樣性與環(huán)境的相關(guān)性不顯著（pgt;0.05）。

3 討論

3.1 結(jié)構(gòu)調(diào)整對油松人工林土壤微生物類群構(gòu)成的干擾

3.1.1 土壤細(xì)菌類群

本文對油松人工林結(jié)構(gòu)調(diào)整干擾后的林下土壤微生物類群特征進(jìn)行了研究，鑒定出變形菌門（Proteobacteria）、酸桿菌門（Acidobacteria）、放線菌門（Actinobacteria）等均是油松人工林CK與TZ樣地的優(yōu)勢菌門。研究顯示，植被類型及組成很大程度上能夠決定土壤細(xì)菌和真菌的群落結(jié)構(gòu)，所以，進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整雖然會對森林結(jié)構(gòu)、植被覆蓋率等產(chǎn)生一定的影響，但調(diào)整前后油松人工林依然具有類似的生境，因此，兩個樣地仍具有相似的微生物群落組成結(jié)構(gòu)，但在不同層次分類水平上的豐度不同。

對油松人工林進(jìn)行以目標(biāo)樹經(jīng)營為主的多次結(jié)構(gòu)調(diào)整后，森林郁閉度降低，林下的微氣候環(huán)境隨之發(fā)生了改變，植被光合作用增強，提高了對土壤養(yǎng)分的利用率，根系分泌物變化，影響了土壤微生物群落。變形菌門屬于異養(yǎng)型細(xì)菌，該門類包含很多能與植物共生的固氮細(xì)菌，有益于土壤固氮。油松人工林進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整后，土壤細(xì)菌變形菌門高于CK樣地?？梢姸啻谓Y(jié)構(gòu)調(diào)整能夠提高油松人工林土壤中固氮菌的比例。酸桿菌門在酸性條件下的相對豐度較高。TZ樣地土壤pH值較CK樣地有所降低，更適于酸桿菌門的生存，說明多次結(jié)構(gòu)調(diào)整后，油松人工林土壤養(yǎng)分環(huán)境出現(xiàn)酸化的傾向，更適合酸桿菌門的生存。

放線菌是土壤中最重要的有機質(zhì)分解者之一，是常見的k策略細(xì)菌，能降解穩(wěn)定的高分子化合物。油松人工林進(jìn)行多次結(jié)構(gòu)調(diào)整后，密度大幅降低，枯落物減少，土壤碳輸入降低。放線菌宜在有氧環(huán)境中生活，油松人工林土壤經(jīng)人為活動干擾后更為緊實，土壤氧含量降低，導(dǎo)致放線菌數(shù)量受影響降低。變形菌門屬于典型的r策略細(xì)菌，一些容易分解的有機質(zhì)會刺激r對策的細(xì)菌快速增長。結(jié)構(gòu)調(diào)整提高了油松人工林對養(yǎng)分和光照的利用率，促進(jìn)了油松根系的進(jìn)一步生長，產(chǎn)生的根系分泌物會刺激r對策的變形菌門增加，這類細(xì)菌的增長反過來也會導(dǎo)致土壤有機質(zhì)的降解的增加。變形菌門細(xì)菌的增加表明土壤微生物細(xì)菌類群在向固氮和更利于土壤有機質(zhì)分解的方向轉(zhuǎn)化。

3.1.2 土壤真菌類群

森林土壤真菌主要利用植物凋落物及根系分泌物來維持生活，凋落物的豐富程度和品質(zhì)高低直接決定微生物的數(shù)量及群落結(jié)構(gòu)。TZ樣地與CK樣地土壤真菌在組成上具有一定的相似性，均是子囊菌門為優(yōu)勢菌種，擔(dān)子菌次之，但在門、綱和屬的相對豐度上存在一定差異，這種相似性可以作為衡量土壤穩(wěn)定性的指標(biāo)。該研究結(jié)果與湖南杉木人工林、關(guān)帝山森林土壤、遼西北風(fēng)沙區(qū)土壤中優(yōu)勢真菌門類群相一致。擔(dān)子菌和子囊菌在通氣好的土壤條件下生長較好，構(gòu)成了油松人工林下土壤有機質(zhì)的主要分解者。擔(dān)子菌一般與植物根系形成共生，結(jié)構(gòu)調(diào)整后，油松人工林林分密度降低，林下清理較為干凈，油松根系進(jìn)一步發(fā)展，更利于擔(dān)子菌的生長。子囊菌多分解油松人工林凋落物中難以分解的木質(zhì)素、單寧、樹脂和蠟質(zhì)等物質(zhì)。結(jié)構(gòu)調(diào)整后油松人工林凋落物輸入減少，土壤有機質(zhì)降低，C/N增加，pH降低，土壤偏酸化，表明土壤分解難度增加，這對腐生性真菌影響最大。子囊菌是營腐生、寄生等方式的微生物，受土壤環(huán)境影響而豐富度降低。多次結(jié)構(gòu)調(diào)整后，子囊菌門，被孢菌門均低于CK樣地，土壤擔(dān)子菌豐度的增加，林下土壤真菌類群由子囊菌占主導(dǎo)地位向擔(dān)子菌子囊菌共同占主導(dǎo)的方向轉(zhuǎn)變。

3.2 結(jié)構(gòu)調(diào)整對油松人工林土壤微生物多樣性的影響

油松人工林進(jìn)行多次結(jié)構(gòu)調(diào)整后，采伐活動帶來的土壤擾動以及植被損失造成一定的水土流失，同時油松人工林內(nèi)密度降低，空隙增大，更利于目標(biāo)樹的生長，加劇了根系對養(yǎng)分的攝取。TZ樣地內(nèi)土壤養(yǎng)分含量顯著低于CK樣地（P＜0.05），導(dǎo)致油松人工林土壤微生物的類群結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生明顯變化，TZ樣地土壤微生物的種類和數(shù)量都要高于CK樣地，樣地細(xì)菌和真菌的獨有種類也大于CK樣地，與萬盼的研究結(jié)果類似。土壤微生物多樣性Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)無顯著差異，但Chaol指數(shù)和ACE指數(shù)顯著高于CK樣地，表明結(jié)構(gòu)調(diào)整前后，油松人工林均能保持土壤生態(tài)系統(tǒng)的功能多樣性，但結(jié)構(gòu)調(diào)整導(dǎo)致林內(nèi)土壤微生物的豐富度顯著提升，增加了地下的生態(tài)位。結(jié)構(gòu)調(diào)整后油松人工林樣地土壤pH值低于CK樣地，土壤細(xì)菌的群落多樣性與SOM、TN、TP、AN和pH值、C/N呈現(xiàn)顯著的相關(guān)性，而真菌的多樣性則與TN和AN顯著相關(guān)，表明結(jié)構(gòu)調(diào)整后細(xì)菌對土壤養(yǎng)分環(huán)境更為敏感，這可能與真菌群落對土壤pH適應(yīng)范圍較寬有關(guān)，真菌是生態(tài)幅度較廣的菌群，而細(xì)菌則比較敏感。RDA分析顯示，pH、SOM、TN、AN是驅(qū)動油松人工林林下土壤微生物類群變化的主要驅(qū)動因子。結(jié)構(gòu)調(diào)整后土壤有機質(zhì)和TN、AN顯著低于CK樣地。

4 結(jié)論

油松人工林生長過程中，結(jié)構(gòu)的不合理會導(dǎo)致林分問題逐漸凸顯，進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整有助于提高林分質(zhì)量。進(jìn)行多次結(jié)構(gòu)調(diào)整后，土壤微生物類群結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯變化。（1）土壤微生物類群結(jié)構(gòu)較CK樣地更加豐富，固氮菌比例提高，微生物多樣性增加，表明多次結(jié)構(gòu)調(diào)整后土壤微生物未趨于穩(wěn)定，仍處于恢復(fù)階段；（2）采伐擾動帶來的養(yǎng)分變化影響了土壤微生物的生存環(huán)境，更利于適應(yīng)酸性環(huán)境的微生物生存，使微生物類群向更利于土壤有機質(zhì)分解的方向轉(zhuǎn)化；（3） pH、SOM、TN、AN是驅(qū)動油松人工林林下土壤微生物類群變化的主要驅(qū)動因子。因此，在進(jìn)行多次結(jié)構(gòu)調(diào)整后的恢復(fù)期要注意改善土壤養(yǎng)分條件，增強土壤微生物類群的穩(wěn)定性和多樣性，有助于提高油松人工林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

致謝：感謝京津冀華北平原森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站。

（責(zé)任編輯：張研）

基金項目：國家重點研發(fā)計劃（2016YFD060020304）