載畜率對冷蒿不同根際距離土壤細菌及其碳氮含量的影響

摘要： 為了探究荒漠草原不同載畜率下半灌木植物冷蒿（Artemisia frigida）根、莖、葉碳氮含量與其根際、非根際土壤細菌群落結構的關系，利用高通量測序技術分析土壤（根際和非根際）細菌多樣性和群落組成，測定根、莖、葉碳氮含量，分析細菌多樣性與根莖葉碳氮含量的關系。結果表明：不同載畜率對冷蒿根莖葉的碳氮含量存在顯著影響，中度和重度放牧會限制冷蒿的生長發(fā)育。不同載畜率下，根際土壤屬水平下細菌的相對豐度均高于非根際土壤，根際與非根際土壤細菌Simpson指數、ACE指數均存在顯著性差異（Plt;0.05）。冷蒿根莖葉碳氮含量與土壤中紅色桿菌屬和亞硝化球菌屬的相對豐度存在相關性關系。

關鍵詞： 載畜率；細菌；根際土壤；非根際土壤；根莖葉；碳氮含量

中圖分類號：S821.4+3 """文獻標識碼：A """"文章編號： 1007-0435（2024）02-0386-10

Effects of Stocking Rates on Soil Bacteria and Carbon and Nitrogen Content of

Artemisia frigida at Different Rhizosphere Distances

WANG Rui， LIU Hai-li， ZHU Ai-min， WANG Yu-xin， REN Zi-huan， HAN Guo-dong*

（College of Grassland， Resources and Environment， Inner Mongolia Agricultural University， Key

Laboratory of Grassland Resources， Ministry of Education， Hohhot， Inner Mongolia 010011， China）

Abstract： In order to investigate the relationship between the carbon and nitrogen contents of roots，stems and leaves of Artemisia frigida，a semi-shrub plant，and the bacterial communities of its rhizosphere soil and bulk soil under different stocking rates in the desert steppe，soil （rhizosphere soil and bulk soil） bacterial diversity and community composition were analyzed by using high-throughput sequencing technology，the carbon and nitrogen contents of roots，stems，and leaves were determined，and the relationships between the bacterial diversity and carbon and nitrogen contents of roots，stems and leaves were analyzed. The results showed that the carbon and nitrogen contents of roots and leaves of Artemisia frigida were significantly affected by different stocking rates，and moderate and heavy grazing limited the growth and development of Artemisia frigida. The relative abundance of bacteria at the genus level was higher in the rhizosphere soil than in the bulk soil under different stocking rates，and the Simpson's index and ACE index of bacteria were significantly different between the rhizosphere soil and bulk soil （Plt;0.05）. Correlation was existed between carbon and nitrogen content in Artemisia frigida root，stem leaves with the relative abundance of Rubrobacter and the relative abundance of Candidatus_Nitrososphaera in soil.

Key words： "Stocking rate;Bacteria;Rhizosphere soil;Bulk soil;Root，stem and leaf;Carbon and nitrogen content

中國北部溫性草原的休牧導致灌木入侵的發(fā)生，入侵灌木大多為蒿類半灌木，屬于適口性較好、家畜喜食的灌木及半灌木類型。適口性好的灌木更容易被牲畜取食，在草地植物群落的種類結構由良好的適口型向不適口型的過渡時期，灌木和半灌木則承擔了家畜對草本植物的取食［1-2］。有研究表明，荒漠草原地上植被覆蓋較少，植物物種多樣性較低［3］，在人為施加放牧壓力時往往會造成嚴重的草地退化。

作為植物組織形成最基本的物質基礎，碳、氮在植物的生命周期中發(fā)揮著重要的作用［4-5］。草地的放牧強度不同，在很大程度上間接改變植物對養(yǎng)分的利用狀況，相同植物對不同生境有不同的適應策略［6］。研究表明，放牧降低了克氏針茅和羊草的有機碳含量，但增加了糙隱子草的有機碳含量［7］。放牧也會引起土壤微生物的數量和生物量發(fā)生改變，引起土壤微生物的生物群落結構的變化。植物根際微生物具有豐富的多樣性［8］，在生物地球化學循環(huán)中扮演了重要的生態(tài)角色［9］。碳氮元素循環(huán)和能量流動與植物根際微生物的群落組成密切相關，植物憑借根系汲取土壤中的水分和養(yǎng)分，植物通過在其附近存活的微生物來為它提供氮素等礦質營養(yǎng)元素以及有機酸等有機元素，從而促進植物的生長及發(fā)育，與此同時，土壤微生物群落結構也會被植物的生長發(fā)育所影響［10］。大型食草家畜的排泄、踩踏和采食行為均會對土壤微生物產生直接或間接的影響。Denef和Paterson等［12-13］認為根際沉積物中作為碳源的能量被廣泛認為是驅動著根際微生物群落變化的原因，因此在根際土壤中，微生物的種類和數量常常大于非根際土壤。張永生等［14］對貝加爾針茅（Stipa baicalensis）草地的調查結果顯示，放牧強度與土壤微生物群落的豐度及物種數有強的相關性，而細菌種屬在不同的放牧強度下的物種和比率也存在差異。李婷婷等人［15］結果表明，不同類型的土壤微生物數量和多樣性隨放牧強度的增大而遞減。土壤微生物的數量和分布特征可以在一定程度上反映出放牧的干擾狀況，但是目前關于放牧作用下影響土壤微生物的機制還存在很多爭論［16-19］。

本文以內蒙古荒漠草原優(yōu)勢半灌木植物冷蒿（Artemisia frigida）為研究對象，利用16S rRNA高通量測序技術，研究冷蒿根際及非根際細菌群落的組成，探究不同載畜率下冷蒿根、莖、葉的碳、氮含量與根際及非根際細菌之間的關系，以期為荒漠草原半灌木優(yōu)勢植物的生長發(fā)育及合理利用提供對策，為保護地上及地下生物多樣性，維持荒漠草地生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

研究區(qū)位于內蒙古農牧業(yè)科學院綜合試驗示范中心四子王基地（111°53′41.7″N，41°46′43.6″E，海拔1 456 m）。該區(qū)屬于短花針茅荒漠草原地帶，土壤以淡栗鈣土為主。該區(qū)草地類型為短花針茅+無芒隱子草+冷蒿，以短花針茅為建群種，優(yōu)勢種為冷蒿和無芒隱子草。

1.2 試驗設計

試驗為隨機區(qū)組試驗，通過圍封17年（2004至2021年），約50 hm2天然草地，試驗小區(qū)分成3個區(qū)組，每個區(qū)組內設4個處理樣地，分別為對照樣地（No grazing，CK）、輕度放牧（Light grazing，LG）、中度放牧（Moderate grazing，MG）和重度放牧（Heavy grazing，HG），每個處理3次重復，每個試驗小區(qū)面積為4.4 hm2，隨機排列，放牧家畜為年齡一致的蒙古羯羊，只數分別為0，4，8，12 只，對應載畜率分別為：0（CK），0.93（LG），1.82（MG），2.71（HG） 羊·hm-2·a-1，放牧期為每年5個月，每年6月開始放牧，10 月初截止。每天將家畜趕入放牧區(qū)讓其自由采食，夜間趕回畜圈休息。

1.3 樣品采集

2021年8月，遵循“S”形采樣法在每個小區(qū)內設置5個取樣點，每個取樣點間隔100 m，在3個取樣點附近隨機選擇冷蒿種群單優(yōu)斑塊，挖取土柱，連根挖起，將植物地上與地下部分保持自然聯系，進行根際與非根際土壤的分離與收集。根際土壤：使用抖落法，仔細去除附著的大塊土，將根系粘著的土壤抖入自封袋中。非根際土壤：使用直徑為3 cm的土鉆在采集的植株附近取20 cm深的非根際土壤，裝入自封袋中。在3個土壤取樣點處，將冷蒿齊地面刈割后按照根、莖、葉分開裝入信封袋帶回實驗室，烘箱溫度設置為65℃，烘48 h至恒重。利用元素分析儀分別測定根、莖、葉的碳氮含量。

1.4 樣品DNA提取及PCR擴增

將采集回實驗室的每小區(qū)中3個土壤樣品（每個處理共9個土壤樣品）使用QLAGEN試劑盒提取樣品的基因組DNA，對根際土壤及非根際的微生物DNA提取。提取后的DNA樣品保存于-80℃超低溫冰箱保存。利用瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA的純度和濃度，適當的樣本DNA溶液取于離心管中，使用無菌水稀釋樣本到1 ng·μL-1。用稀釋后的基因組DNA作為模板，根據測序區(qū)域的選擇，使用帶Barcode的特異引物，New England Biolabs公司的Phusion? High-Fidelity PCR Master Mix with GC Buffer和高效高保真酶進行PCR，確保擴增效率和準確性。采用16S V4區(qū)引物515F（5′-GTTTCGGTGCCAGCMGCCGCGGTAA-3′）806R（5′-GCCAATGGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′）進行PCR擴增。

1.5 樣品中土壤細菌16S rRNA基因測序

提取出的植物和土壤樣品的DNA送至北京諾禾致源生物信息科技有限公司，使用TruSeq? DNA PCR-Free Sample Preparation Kit建庫試劑盒進行文庫構建，構建好的文庫經過Qubit和Q-PCR定量，文庫合格后，使用NovaSeq6000進行上機測序。

1.6 數據分析

本研究中涉及到的α多樣性指數包括：Simpson指數、Chao 1指數、Simpson指數、ACE指數，計算公式如下：

（1）Shannon-Wiener指數：H′=-∑ Sobs i "ni N ln ni N

公式中，Sobs為樣本中觀察到的OTU總數；ni為含有i條序列的OTU數目；N為所有序列數目。

（2）Simpson指數：D′=1-∑ Sobs i P2i

（3）Chao 1指數： Chao1 =Sobs+F12/2F2

公式中，F1是樣本數量只為1的操作分類單元（Operational taxonomic unit，OTU）數目；F2是樣本數量只為2的OTU數目。

（4）ACE指數：Sace=Sabund+SrareCace+F1Caceγ2ace

公式中，Srare=含有“abund”條序列或者少于“abund”的OTU數目；Saboud=多于“abund”條序列的OTU數目；abund=“優(yōu)勢”O(jiān)TU的閾值，默認為10。

使用Excel 2019進行數據的初步整理分析，SPSS進行數據分析，使用諾禾云平臺進行細菌OTU的鑒定、α多樣性及β多樣性指數的計算。

2 結果與分析

2.1 不同載畜率下冷蒿植物根莖葉的碳氮含量

由圖1可知，長期不同載畜率放牧處理下，冷蒿根碳含量在HG區(qū)顯著低于CK區(qū)和LG區(qū)（P＜0.05），HG區(qū)的根氮含量顯著高于CK區(qū)和LG區(qū)的根氮含量（P＜0.05）；冷蒿莖氮含量在HG區(qū)比CK區(qū)高3.73 g·kg-1（P＜0.05），莖碳含量在CK區(qū)與LG區(qū)間無顯著差異，在MG與HG區(qū)間無顯著差異，但在CK，LG區(qū)與MG，HG區(qū)兩兩之間存在顯著差異（P＜0.05），莖氮含量隨著載畜率的增加而增加，而莖碳含量則表現相反。葉氮含量在CK區(qū)和LG區(qū)顯著高于MG和HG放牧區(qū)（P＜0.05），葉碳含量在CK區(qū)與LG，MG，HG區(qū)之間存在顯著差異（P＜0.05），而MG與HG之間無顯著差異。根莖葉氮含量變化趨勢為：根碳含量＞莖碳含量＞葉碳含量；葉氮含量＞根氮含量＞莖氮含量。

圖2反映了不同載畜率下冷蒿根莖葉的碳氮比，冷蒿根碳氮比在CK區(qū)、LG區(qū)顯著高于HG區(qū)（P＜0.05）；莖的碳氮比在CK區(qū)顯著高于其他三區(qū)（P＜0.05）；葉的碳氮比在CK區(qū)和LG區(qū)顯著低于MG區(qū)和HG區(qū)（P＜0.05）?？傮w排序為：莖碳氮比＞根碳氮比＞葉碳氮比。

2.2 不同載畜率下冷蒿根際與非根際土壤細菌物種組成及多樣性

圖3為冷蒿根際及非根際土壤菌群屬水平下相對豐度前10的菌，其中冷蒿根際土壤屬水平下相對豐度前10的菌分別為紅色桿菌屬（Rubrobacter，0.106%～0.142%），亞硝化球菌屬（Candidatus_Nitrososphaera，0.008%～0.199%），亞硝化侏儒菌屬（Candidatus_Nitrocosmicus，0.038%～0.049%），微枝形桿菌屬（Microvirga，0.040%～0.045%），擬桿菌屬（Bacteroides，0.006%）， 韓國土中桿菌（Segetibacter，0.019%～0.032%），薄層桿菌屬（Hymenobacter，0.013%～0.020%），卟啉單胞菌屬（Porphyromonas，0.001%），酸桿菌屬（ RB41 ，0.012%～0.018%），普雷沃氏菌（Prevotella，0.001%）。

非根際土壤屬水平下相對豐度前10的菌分別為紅色桿菌屬（0.128%～0.143%），亞硝化球菌屬（0.034%～0.054%），亞硝化侏儒菌屬（0.011%～0.016%），微枝形桿菌屬（0.013%～0.017%），擬桿菌屬（0.001%～0.003%），韓國土中桿菌（0.003%～0.005%），薄層桿菌屬（0.001%～0.003%），卟啉單胞菌屬（0.003%），酸桿菌屬（0.024%～0.028%），普雷沃氏菌（0.003%）。

根據表1可知，不同載畜率下冷蒿非根際土壤中亞硝化球菌屬、亞硝化侏儒菌屬、微枝桿菌屬、擬桿菌屬、薄層桿菌屬相對豐度存在顯著性差異（Plt;0.05）；不同載畜率下冷蒿根際土壤中紅色桿菌屬、亞硝化球菌屬、亞硝化侏儒菌屬、韓國土中桿菌屬、薄層桿菌屬酸桿菌屬相對豐度存在顯著性差異（Plt;0.05）。

對不同載畜率下荒漠草原冷蒿的根際及非根際土壤原核微生物做出α多樣性分析，由表2可知，Shannon-Wiener指數、Simpson指數、Chao1指數和ACE指數均在根際距離和載畜率的交互作用下差異不顯著，Shannon-Wiener指數和Simpson指數在不同根際距離下有顯著性差異（P＜0.05），其中Shannon-Wiener指數在不同載畜率下有極顯著差異（P＜0.01）；ACE指數在不同根際距離和載畜率下均有極顯著差異（P＜0.01）。

在不同處理下做單因素方差分析如圖4所示。冷蒿在四個載畜率處理下根際土壤細菌的Simpson指數在0.991～0.994之間，不存在顯著差異，非根際土壤細菌的Simpson指數CK，LG極顯著高于MG，HG（P＜0.01）；冷蒿在根際土壤的細菌Simpson指數與非根際土壤細菌的Simpson指數存在極顯著性差異（P＜0.01）。冷蒿在四個載畜率處理下根際土壤細菌的ACE指數在4 840～4 929之間，不存在顯著差異，非根際土壤細菌的ACE指數在4 840～4 929之間；冷蒿在根際土壤的細菌ACE指數與非根際土壤細菌的ACE指數存在顯著性差異（P＜0.05）。

由圖5可知，基于NMDS相似性距離數值的排序分析，stress值為0.083，小于0.1，說明該圖能準確反映冷蒿根際及非根際土壤原核微生物相似性距離排序的真實分布，在四個不同載畜率處理下冷蒿的非根際土壤原核微生物在圖中的分布距離較為緊湊，而在冷蒿根際土壤原核微生物的分布中HG距離其他三個處理較遠，說明在冷蒿根際土壤菌群中，HG與其他三個處理有一定的差異。

2.3 "冷蒿根莖葉碳氮含量與根際、非根際細菌的關系

選取冷蒿根際及非根際細菌屬水平下相對豐度大于0.01的細菌與根莖葉碳氮含量及碳氮比進行相關性分析，結果表明：冷蒿根際土壤中，根碳含量和莖氮含量均與紅色桿菌屬和亞硝化球菌屬相對豐度呈顯著正相關關系（P＜0.05）；莖碳含量、葉氮含量和葉碳 含量均與紅色桿菌屬和亞硝化球菌屬相對豐度呈極顯著負相關關系（P＜0.01），此外，葉氮含量和葉碳含量還與韓國土中桿屬相對豐度呈顯著負相關關系（P＜0.05）；根碳氮比和莖碳氮比均與紅色桿菌屬和亞硝化球菌屬相對豐度呈顯著負相關（P＜0.05）；葉碳氮比與紅色桿菌屬相對豐度和亞硝化球菌屬相對豐度呈顯著極正相關關系（P＜0.01），與韓國土中桿屬相對豐度呈顯著正相關關系（P＜0.05）。

冷蒿非根際土壤中，根氮含量與亞硝化球菌屬相對豐度呈顯著正相關關系（P＜0.05），與酸桿菌屬相對豐度呈顯著負相關關系（P＜0.05）；根碳含量與紅色桿菌屬和亞硝化侏儒菌屬相對豐度呈顯著正相關關系（P＜0.05）；莖碳含量與亞硝化球菌屬相對豐度呈極顯著負相關關系（P＜0.01），與酸桿菌屬相對豐度呈極顯著正相關關系（P＜0.01）；葉氮含量與亞硝化球菌屬相對豐度呈極顯著負相關關系（P＜0.01），與微枝桿菌屬和酸桿菌屬相對豐度呈顯著正相關關系（P＜0.05）；葉碳含量與亞硝化球菌屬相對豐度呈極顯著負相關關系（P＜0.01），與微枝桿菌屬和酸桿菌屬相對豐度呈極顯著正相關關系（P＜0.01）；根碳氮比與亞硝化球菌屬相對豐度呈顯著負相關關系（P＜0.05），與酸桿菌屬相對豐度呈極顯著正相關關系（P＜0.05）；葉碳氮比與亞硝化球菌屬相對豐度呈極顯著正相關關系（P＜0.01），與微枝桿菌屬和酸桿菌屬相對豐度呈極顯著負相關關系（P＜0.05）。

3 討論

3.1 不同載畜率對荒漠草原冷蒿根莖葉碳氮含量的影響

長期的過度放牧會導致植物功能性狀發(fā)生改變，有研究發(fā)現，放牧強度與草原植物體內養(yǎng)分含量之間呈負相關關系［20］。植物體內碳元素是結構性元素，較為穩(wěn)定，放牧家畜的采食活動能夠在一定程度上帶走植物體內的碳元素［21］。本研究結果發(fā)現，放牧樣地與對照樣地相比，冷蒿根、莖、葉中的碳含量變化趨勢一致，即隨著載畜率的增大而減小，均在CK區(qū)含量最高。

已有研究結果表明，放牧會增加植物體內氮含量［22-23］。本試驗研究結果表明，在放牧條件下，冷蒿的根、莖中的氮含量有所增加，表明放牧對冷蒿根、莖的生長具有積極影響，這與王錚［21］、馬文靜［24］的研究結果一致；而冷蒿葉片中的氮元素含量則表現為減少，這可能是由于葉片作為直接被啃食器官，地上綠色部分被大量采食后，光合作用降低，因此葉片中的氮元素會在放牧條件下降低。而根、莖中的氮含量增加，主要原因是冷蒿被采食后，為了補償生長，植物地下組織的碳氮化合物向根莖轉移的結果［25］。

已有研究表明，植物體內的碳氮比可以用來反映植物體對氮利用效率和固碳效率的大小情況，同時碳氮比也與植物在吸收氮元素的過程中同化碳元素能力的大小有關［26］。本研究結果顯示，放牧降低了冷蒿根、莖中的碳氮比，這與丁小慧等［27］的研究結果相一致。丁小慧等指出，植物的碳氮比與其生長速率密切相關，具體表現為碳氮比越低，植物的生長速率越快。本試驗結果顯示，冷蒿的根、莖碳氮比隨著載畜率的增加而表現出降低的趨勢，說明放牧會使冷蒿根、莖的碳氮比減小，這與張婷等［28］研究結果相同。而葉片的碳氮比則表現為相反的趨勢，即放牧增加了葉片的碳氮比，這可能是因為在碳氮比較高時，植物的生長速率較慢，由于家畜的啃食，葉片生長發(fā)育受到了一定程度的限制，在一定程度上滿足植物的生長策略。葉片化學分泌物質對放牧優(yōu)勢影響的重要性反映在植物抗草食動物的化學防御中［29］。Royer等［30］發(fā)現基于碳的二級防御化合物與碳氮比呈顯著正相關關系，作者進一步指出，碳氮比可以被認為是次級化合物濃度的一個很好的指標，尤其是那些涉及防御的次生代謝物質。劉盟盟等［31］的研究結果表明重度機械損傷會迅速增加冷蒿中的次生代謝物濃度，而次生代謝物的主要成分是萜類化學物（含有大量碳原子），能夠降低去葉的速度和減慢去葉的時間。因此，本研究中冷蒿葉的碳氮比在CK和LG低于MG和HG，說明放牧可以降低冷蒿去葉的速度和減慢去葉的時間。此外本研究表明，冷蒿葉的碳氮比低于莖和根中的碳氮比，植物葉中的碳氮比的變化反映了在貧瘠環(huán)境條件下養(yǎng)分的分解與供給的策略［32-33］，說明受放牧的影響，植物體內的內穩(wěn)性已經發(fā)生了變化［34］。

3.2 不同載畜率下冷蒿根莖葉碳氮含量與根際細菌的關系

草地生態(tài)系統(tǒng)中，除了植被土壤還有土壤中的微生物，土壤微生物的指示性在草地生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著極大的作用。根際土壤是根際微生物生長發(fā)育的一個特殊環(huán)境，不同植物和不同生長期的同種植物根際微生物群落結構組成存在顯著差異［35］。本研究表明，在放牧作用下，土壤微生物群落組成會發(fā)生變化。前人的研究表明，適度的放牧會提高土壤微生物的群落多樣性，而過度放牧則會使土壤微生物多樣性降低［36］，本研究數據分析表明，冷蒿的根際土壤Simpson指數隨載畜率增加呈輕微的減小趨勢，ACE沒有顯著差異，與李婷婷等人［15］研究一致。但在非根際土壤的研究結果卻不盡相同，非根際土壤細菌Simpson，ACE指數沒有顯著差異，說明載畜率的增加使冷蒿的非根際土壤多樣性減少。這可能是由于本研究選取荒漠草原為研究對象，土壤母質、植被群落結構以及植被對地下的分配機制影響了微生物的群落組成。也有研究表明，在放牧的作用下，土壤理化性質的改變對微生物群落組成造成了顯著的影響［37-38］。

植物通過根系汲取生長發(fā)育所需要的營養(yǎng)成分，在根土界面層，根際微環(huán)境物質和能量交換十分頻繁，這是由于受到了根系和微生物活動強烈的影響，在此過程中存在著十分明顯的根際效應［1-2，39］。根系微生物的群落組成和功能結構與能量流動和碳氮元素循環(huán)密切相關。本試驗表明冷蒿根、莖、葉的碳氮含量與根際細菌有顯著性關系，這與王杰［40］的研究結果一致。

酸桿菌屬是土壤酸桿菌門（Acidobacteria）的一種菌屬，酸桿菌細菌屬于寡營養(yǎng)型細菌門并被多種環(huán)境因子所調控，根際的高營養(yǎng)環(huán)境不利于酸桿菌的定殖和繁殖［41］，與本研究結果一致：根際土壤中的酸桿菌屬相對豐度低于非根際土壤，冷蒿非根際土 壤中酸桿菌屬相對豐度與根、莖、葉碳氮比存在顯著性關系，而在根際土壤中沒有，可能是因為冷蒿根際土壤中的營養(yǎng)物質水平高于非根際土壤。亞硝化侏儒菌屬、亞硝化球屬菌都屬于氨氧化古菌，氨氧化古菌可以通過AOA通過3-羥基丙酸/4-羥基丁酸循環(huán)（3-HP/4-HB cycle）固定CO［42-46］2以供自養(yǎng)，在寡營養(yǎng)條件下更具有競爭優(yōu)勢［47］，因此這兩種菌屬會與植物競爭碳、氮元素的吸收利用。亞硝化球菌屬在冷蒿非根際土壤與根際土壤中表現出相同的相關性，說明此種細菌屬所需的養(yǎng)分在根際土壤和非根際土壤中無明顯差別，其與根氮含量呈現正相關關系，而與葉氮呈現負相關關系，可能是因為土壤中的營養(yǎng)僅夠細菌自身和根系所利用吸收，而無法向上傳輸。亞硝化侏儒菌屬未在根系土壤中表現出相關性，可能是因為植物的根分泌物中含有大量的糖類化合物、分泌蛋白和氨基酸等，可以為土壤微生物的生存提供了大量的碳源、氮源和必要的生長因子［48］，冷蒿根系所產生的分泌物可供自身及硝化侏儒菌屬吸收利用。微枝形桿菌屬屬于變形菌門，α-變形菌綱，是嚴格的好氧革蘭氏陰性桿菌［49］。野生的微枝形桿菌屬多生長在干旱或半干旱土壤中［50］，與植物共生時產生明顯結瘤，具有顯著的固氮活性［51］，微枝形桿菌屬應在根際土壤中影響著根莖葉的碳氮含量，而本文的結果卻顯示微枝形桿菌屬在非根際土壤中存在相關性關系，還需要進一步深入研究。

4 結論

不同載畜率對冷蒿根莖葉的碳氮含量存在顯著性影響，其中冷蒿根、莖、葉碳含量隨著載畜率的增加而降低，根、莖氮含量隨著載畜率的增加而升高，但葉氮含量與之相反。不同載畜率下，根際土壤屬水平下細菌的相對豐度均高于非根際細菌，根際與非根際細菌Simpson指數、ACE指數均存在顯著性差異（Plt;0.05），說明根際距離是土壤細菌多樣性改變的原因之一。冷蒿根莖葉碳氮含量與土壤中紅色桿菌屬和亞硝化球菌屬相對豐度存在相關性，在根際土壤中與韓國土中桿菌屬相對豐度存在相關性，在非根際土壤中與微枝桿菌屬和酸桿菌屬相對豐度存在相關性。

參考文獻

［1］ "ZHANG Y，GAO Q，XU L，et al. Shrubs proliferated within a six-year exclosure in a temperate grassland- Spatiotemporal relationships between vegetation and soil variables［J］. Sciences in Cold and Arid Regions，2014，36（2）：139-149

［2］ 王嶺，王德利. 放牧家畜食性選擇機制研究進展［J］. 應用生態(tài)學報，2007，18（1）：205-211

［3］ 王忠武. 載畜率對短花針茅荒漠草原生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響［D］. 呼和浩特：內蒙古農業(yè)大學，2009：37-38

［4］ 海旭瑩，董凌勃，汪曉珍，等. 黃土高原退耕還草地C，N，P生態(tài)化學計量特征對植物多樣性的影響［J］. 生態(tài)學報，2020，40（23）：8570-8581

［5］ 馮斌，楊曉霞，劉文亭，等. 不同放牧方式對高寒草地功能群生態(tài)化學計量特征的影響［J］. 草地學報，2022，30（5）：1063-1070

［6］ 丁令智，滿秀玲，肖瑞晗，等. 寒溫帶森林根際土壤微生物量碳氮含量生長季內動態(tài)變化［J］. 林業(yè)科學，2019，55（7）：178-186

［7］ "高巧靜，朱文琰，侯將將，等. 放牧強度對高寒草甸植物葉片生態(tài)化學計量特征的影響［J］. 中國草地學報，2019，41（3）：45-50

［8］ 徐新影，張衛(wèi)青，李金霞，等. 克氏針茅（Stipa krylovii）草原土壤與優(yōu)勢植物碳氮含量對放牧強度的響應［J］. 草地學報，2022，30（9）：2255-2263

［9］ "WERMA J P， MACDONALD C A， GUPTA V K，et al. New and Future Developments in Microbial Biotechnology and Bioenginee-ring［J］. Amsterdam： Elsevier，2021：149-157

［10］ 蔣婧，宋明華. 植物與土壤微生物在調控生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)中的作用［J］. 植物生態(tài)學報，2010，34（8）：979-988

［11］ 李德新. 內蒙古高原荒漠草原生態(tài)系統(tǒng)概論［M］. 呼和浩特：內蒙古人民出版社，1995：1-9

［12］ DENEF K，ROOBROECK D，WADU M，et al. Microbial community composition and rhizodeposit-carbon assimilation in differently managed temperate grassland soils［J］. Soil Biology and Biochemistry，2009，41（1）：144-153

［13］ PATERSON E. Importance of rhizodeposition in the coupling of plant and microbial productivity［J］. European Journal of Soil Science，2010，54（4）：741-750

［14］ 張永生，賴欣，張靜妮，等. 放牧對貝加爾針茅草原土壤細菌群落結構的影響［J］. 生態(tài)學雜志，2010，29（12）：2457-2463

［15］ 李婷婷，海麗麗，韓冰，等. 放牧強度對大針茅根際和非根際土壤中細菌數量和群落特征的影響［J］. 草地學報，2016：24（5）：967-974

［16］ 高雪峰，韓國棟，張功，等. 放牧對荒漠草原土壤微生物的影響及其季節(jié)動態(tài)研究［J］. 土壤通報，2007（1）：145-148

［17］ 王英成. 三江源區(qū)退化高寒草甸土壤微生物多樣性及空間變化規(guī)律研究［D］. 西寧：青海大學，2021：46-47

［18］ 丁成翔. 青藏高原高寒草原土壤微生物對不同放牧方式的響應［D］. 青海：青海大學，2020：77-78

［19］ 李宏，張青青，江康威，等. 山地草甸不同放牧強度對土壤細菌群落特征的影響［J］. 中國草地學報，2021，43（11）：37-44

［20］ CEASE A J，ELSER J J，FORD C F，et al. Heavy livestock grazing promotes locust outbreaks by lowering plant nitrogen content［J］. Science，2012，335（6067）：467

［21］ 王錚. 不同放牧方式對內蒙古典型草原優(yōu)勢種植物功能性狀的影響［D］. 呼和浩特：內蒙古大學，2021：15-19

［22］ 李西良. 羊草對長期過度放牧的矮小化響應與作用機理［D］. 北京：中國農業(yè)科學院，2016：45-46

［23］ 許雪贇，曹建軍，楊淋，等. 放牧與圍封對青藏高原草地土壤和植物葉片化學計量學特征的影響［J］. 生態(tài)學雜志，2018，37（5）：1349-1355

［24］ 馬文靜. 羊草和冷蒿的氮磷養(yǎng)分利用策略研究［D］. 北京：中國農業(yè)科學院，2019：16-17

［25］ 楊惠敏，王振南，吉春榮. 刈割和放牧后牧草碳氮動態(tài)研究進展［J］. 中國草地學報，2013，35（4）：102-109

［26］ 賈麗欣，張峰，喬薺蓉，等. 放牧強度對荒漠草原無芒隱子草斑塊碳氮化學計量特征的影響［J］. 中國草地學報，2019，41（1）：9-16，93

［27］ "丁小慧，宮立，王東波，等. 放牧對呼倫貝爾草地植物和土壤生態(tài)化學計量學特征的影響［J］. 生態(tài)學報，2012，32（15）：4722-4730

［28］ 張婷，翁月，姚鳳嬌，等. 放牧強度對草甸植物小葉章及土壤化學計量比的影響［J］. 草業(yè)學報，2014，23（2）：20-28

［29］ ENDARA M J，COLEY P D. The resource availability hypothesis revisited：a meta-analysis［J］. Functional Ecology，2011，25（2）：389-398

［30］ ROYER M，LARBAT R，LE BOT J，et al. Is the C：N ratio a reliable indicator of C allocation to primary and defence-related metabolisms in tomato？［J］. Phytochemistry，2013，88（Supplement C）：25-33

［31］ 劉盟盟，賈麗，張洪芹，等. 機械損傷對冷蒿葉片次生代謝產物的影響. 浙江農林大學學報，2015，32（6）：845-852

［32］ ROBINSION C T. Long-term changes in community assembly，resilience following experimental floods［J］. Ecological Applications，2012，22（7）：1949-1961

［33］ SEMMARTIN M，GARIBALDI L A，CHANETON E J. Grazing history effects on above and below-ground litter decomposition and nutrient cycling in two co-ocurring grazing ［J］. Plant and Soil，2008，303（1）：177-189

［34］ "李江文. 長期不同載畜率下短花針茅荒漠草原植物功能性狀與功能多樣性的關系［D］. 呼和浩特：內蒙古農業(yè)大學，2018：71-85

［35］ NIE Y，WANG M，ZHANG W，et al. Ammonium nitrogen content is a dominant predictor of bacterial community composition in an acidic forest soil with exogenous nitrogen enrichment［J］. Science of the Total Environment，2017，624：407

［36］ ZHAO F，REN C，WANG Z，et al. Grazing intensity influence soil microbial communities and their implications for soil respiration ［J］. Agriculture，Ecosystems amp; Environment，2017，249：50-56

［37］ 馬源，李林芝，張德罡，等. 退化高寒草甸優(yōu)勢植物根際與非根際土壤養(yǎng)分及微生物量的分布特征［J］. 草地學報，2019，27（4）：797-804

［38］ YANG F，NIU K，COLLINS C G，et al. Grazing practices affect the soil microbial community composition in a Tibetan alpine meadow［J］. Land Degradation amp; Development，2019，30（1）：49-59

［39］ 馬志良，趙文強，劉美，等. 增溫對高寒灌叢根際和非根際土壤微生物生物量碳氮的影響［J］. 應用生態(tài)學報，2019，30（6）：1893-1900

［40］ 王杰. 氮添加對黃土丘陵區(qū)白羊草根際碳轉化的影響機制［D］. 楊凌：西北農林科技大學，2022：78-82

［41］ 王光華，劉俊杰，于鎮(zhèn)華，等. 土壤酸桿菌門細菌生態(tài)學研究進展［J］. 生物技術通報，2016，32（2）：14-20

［42］ WALKER C B，DE L A TORRE "J R， KLOTA M G，et al. Nitrosopumilus maritimus genome reveals unique mechanisms for nitrification and autotrophy in globally distributed marine crenarchaea［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2010，107（19）：8818-8823

［43］ "BLAINEY P C，MOSIER A C，POTANINA A，et al. Genome of a low-salinity ammonia-oxidizing archaeon determined by single cell and metagenomic analysis［J］. Plos One，2011，6（2）：16626

［44］ HALLAM S J，KONSTANTINIDIS K T，PUTUAM N，et al. Genomic analysis of the uncultivated marine crenarchaeote Cenarchaeum symbiosum［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2006，103（48）：18296-18301

［45］ SPANG A，POEHLEIN A，OFFRE P，et al. The genome of the ammonia-oxidizing Candidatus nitrososphaera gargensis：insights into metabolic versatility and environmental adaptations［J］. Environmental Microbiology，2012，14（12）：3122

［46］ TOURNA M，STIEGLMEIER M，SPANG A，et al. Nitrososphaera viennensis，an ammonia oxidizing archaeon from soil［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2011，108（20）：8420-8425

［47］ 洪義國，何翔，吳佳鵬，等. 海洋氨氧化古菌及其驅動的碳氮生物地球化學循環(huán)過程研究進展［J］. 中國科學院大學學報，2020，37（4）：433-441

［48］ 賈淵. 荒漠草原植物根分泌物及其有機酸組分對土壤中微生物及養(yǎng)分的影響［D］. 呼和浩特：內蒙古師范大學，2019：1-7

［49］ ZHANG J，SONG F，XIN Y H，et al. Microvirga guangxiensis sp. nov.，a novel alphaproteobacterium from soil，and emended description of the genus Microvirga. ［J］. Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology，2009，59（8）：997-2001

［50］ "VEYISOGLU A，TATAR D，SAYGIN H，et al. Microvirga makkahensis sp. nov.，and Microvirga arabica sp. nov.，isolated from sandy arid soil［J］. Antonie Van Leeuwenhoek，2016，109：287-296

［51］ BAILEY A C，KELLOM M，PORET-PETERSON A T，et al. Draft genome sequence of Microvirga sp. strain BSC39，isolated from biological soil crust of Moab，Utah［J］. Genome Announcements，2014，2（6）：1-2

（責任編輯 閔芝智）

收稿日期：2023-07-05；修回日期：2023-08-21

基金項目： "呼和浩特科技計劃項目（2019-社-重-1）資助

作者簡介：

王瑞（1999-），女，漢族，內蒙古烏海人，碩士研究生，主要從事草地生態(tài)與管理研究，E-mail：wangrui031799@163.com；*通信作者Author for correspondence，E-mail：hanguodong@imau.edu.cn