川藏鐵路沿線高寒草地植物與土壤中真菌群落的變化趨勢

收稿日期：2023-09-06；修回日期：2024-03-30

基金項(xiàng)目：川藏鐵路棄渣堆生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究（KJ2021-2）；甘肅省青年科技基金計劃（21 JR7RH891）資助

作者簡介：

石雨鑫（2002-），女，漢族，四川達(dá)州人，本科生，主要從事草地生態(tài)與生產(chǎn)研究，E-mail：971661775@qq.com；*通信作者Author for correspondence，E-mail：32927047@qq.com

doi：10.11733/j.issn.1007-0435.2024.09.004

引用格式：

石雨鑫， 周冀瓊， 孫雨豪，等.川藏鐵路沿線高寒草地植物與土壤中真菌群落的變化趨勢［J］.草地學(xué)報，2024，32（9）：2707-2717

SHI Yu-xin， ZHOU Ji-qiong， SUN Yu-hao，et al.The variation Trends of Plant and Soil Fungi Communities in Alpine Grassland along the Sichuan-Tibet Railway［J］.Acta Agrestia Sinica，2024，32（9）：2707-2717

摘要：川藏鐵路的建設(shè)促進(jìn)了區(qū)域交通的便捷和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但也對脆弱的生態(tài)環(huán)境帶來了挑戰(zhàn)。本研究旨在通過植物-土壤-微生物三個層面的調(diào)查分析，揭示高寒草地植物與土壤中真菌群落在鐵路建設(shè)干擾下的變化趨勢。結(jié)果表明：相比于未受干擾的天然草地，鐵路沿線草地的植被蓋度顯著降低，優(yōu)勢植物垂穗披堿草（Elymus nutans）的蓋度也顯著降低；鐵路沿線草地中土壤全氮含量、土壤中真菌群落多樣性、優(yōu)勢種豐度皆顯著低于未受干擾草地；鐵路沿線草地叢枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhiza fungi）豐度顯著高于未受干擾草地，但植物病原-腐生菌（Plant pathogen-plant saprotroph fungi）和植物病原-木質(zhì)腐生菌（Plant pathogen-wood saprotroph fungi）豐度顯著低于未受干擾草地。本研究表明川藏鐵路建設(shè)對沿線草地植被蓋度、群落組成及地下真菌多樣性存在一定負(fù)面影響，為在脆弱生態(tài)區(qū)進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)及環(huán)境保護(hù)提供了理論根據(jù)和實(shí)踐指南。

關(guān)鍵詞：礦區(qū)草地；干擾；植物群落；土壤真菌

中圖分類號：Q93""" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A""""" 文章編號：1007-0435（2024）09-2707-11

The variation Trends of Plant and Soil Fungi Communities in Alpine

Grassland along the Sichuan-Tibet Railway

SHI Yu-xin1，2， ZHOU Ji-qiong2， SUN Yu-hao2， LUO Hong-bing3， CHEN Xiao-jun1， LI Juan1，

LAN Jun-tai1， BAI Yan-bo1， YU Peng-cheng1， CHEN Ting4，CEHN Xiao-bing1*

（1. Sichuan Institute of Energetical and Geological Survey Chengdu， Sichuan Province 610072， China; 2. College of Grassland Science and

Technology， Sichuan Agricultural University， Chengdu， Sichuan Province 611130， China; 3. School of Civil Engineering， Sichuan

Agricultural University， Chengdu， Sichuan Province 611800， China; 4. Gansu Academy of Agricultural Sciences， Wuwei， Gansu

Province 733000， China）

Abstract：The construction of the Sichuan-Tibet Railway has facilitated the convenience of regional transportation and economic development. However，it has also posed a challenge to the fragile ecological environment. The objective of this study was to identify the variation trends of alpine grassland plant communities and soil fungal communities in relation to disturbances caused by railroad construction.A three-level approach was employed，involving investigation and analysis of plant，soil，and microbial communities. The result showed that：①The vegetation coverage of the grassland community，the dominant plant， Elymus nutans，along the Sichuan-Tibet Railway was significantly decreased，compared with the undisturbed natural grassland （Plt;0.05）;②Soil total nitrogen content，the diversity of the soil fungal community，and the abundance of the dominant fungal species of grassland along the Sichuan-Tibet Railway were significantly lower than those of the undisturbed grassland （Plt;0.05）;③The abundance of Arbuscular mycorrhiza fungi was significantly higher in the grassland along the Sichuan-Tibet railway than in the undisturbed grassland，whereas the abundance of Plant pathogen-plant saprotroph fungi and Plant pathogen-wood saprotroph fungi were significantly higher in the undisturbed grassland. The study’s conclusions indicated that the construction of the Sichuan-Tibet Railway had a significantly negative impact on the fragile alpine grassland ecosystems along the route. These findings can serve as a scientific basis and practical guide for ecological environmental protection during the planning and construction of railroads in similar fragile ecological regions.

Key words：Grassland in mining areas;Disturbance;Plant community;Soil fungi

川藏鐵路的修建加強(qiáng)了西藏與內(nèi)地的聯(lián)系，具有重要的經(jīng)濟(jì)、社會意義。川藏鐵路大部分位于青藏高原高寒草地，由于海拔較高、氣候寒冷，植物生長緩慢，生態(tài)系統(tǒng)極為脆弱，鐵路的修建不可避免地對沿線的局部植被生態(tài)系統(tǒng)造成不同程度干擾和破壞［1］，如何恢復(fù)鐵路沿線植被生態(tài)系統(tǒng)是目前川藏鐵路建設(shè)中面臨的難題之一。

西藏地區(qū)地廣人稀，人類活動相對較少，其生態(tài)環(huán)境受到的影響相對來說較小。而鐵路建設(shè)過程中產(chǎn)生的包括取棄土作業(yè)、工程用地、施工便道等擾動地表的因素，會破壞植被系統(tǒng)的穩(wěn)定狀況和生產(chǎn)能力；鐵路的建成通車更是加速了人口流動，增多了物資交流，因此其建設(shè)通車勢必會給鐵路沿線生態(tài)環(huán)境帶來一定影響［2］。如陳輝等［3］根據(jù)2001—2002年8月野外調(diào)查數(shù)據(jù)，認(rèn)為公路鐵路工程的實(shí)施對沿線的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生直接的切割，且使景觀更加破碎，進(jìn)而導(dǎo)致植被的年凈初級生產(chǎn)力（Net primary productivity，NPP）和生物量都有所減少。張玉清等［4］認(rèn)為青藏鐵路格爾木-拉薩段在修建過程中所用土石方量巨大，巨大的土石工程有可能對地表植被產(chǎn)生一定程度的破壞，因此可能會引起土地沙化、水土流失、濕地萎縮等。Luo等［5］研究了1981—2010年氣候變化和人類活動對青藏工程走廊（格爾木-拉薩段）高寒植被和凍土的影響，表明氣候暖濕化對植被群落生物活動有促進(jìn)作用，而工程建設(shè)導(dǎo)致了高山植被的退化等。這些研究雖揭示了道路建設(shè)對青藏高原生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)面影響，但未系統(tǒng)的剖析道路建設(shè)對草地生態(tài)系統(tǒng)地上植被及地下微生物的驅(qū)動機(jī)制；同時部分研究依賴于歷史數(shù)據(jù)，未能充分捕捉到最近發(fā)展趨勢的影響。因此有必要采用更為綜合的方法，從植被-土壤-微生物三個層面評估川藏鐵路修建對生態(tài)系統(tǒng)的影響，為未來項(xiàng)目的規(guī)劃和生態(tài)保護(hù)提供重要的指導(dǎo)和參考。

土壤真菌群落是草地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成成分之一［6-7］，真菌在分解凋落物與生物殘骸過程中處于重要地位［8-9］，推動草地生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)轉(zhuǎn)換、能量流動和生物轉(zhuǎn)化循環(huán)［10］。同時，土壤真菌群落特征也是評價草地健康狀況中極為重要的指標(biāo)之一［11］。生物干擾是影響真菌群落結(jié)構(gòu)的重要因素之一［12］，不同類型與不同強(qiáng)度的人類活動對土壤真菌群落的真菌數(shù)量、物種組成、功能發(fā)揮有著不同程度的影響［13］。例如，張相昱［14］的研究表明，人為干擾會顯著改變長白山苔原帶地上植物的多樣性和土壤特性，尤其是真菌群落的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致真菌群落的均勻度上升，但其多樣性和豐富度下降，說明干擾導(dǎo)致生態(tài)位的喪失和生物多樣性的降低。張志卿等［15］的研究進(jìn)一步揭示了鐵路邊坡土壤微生物數(shù)量和酶活性之間的關(guān)系，特別是真菌與過氧化氫酶活性的顯著相關(guān)性［16-17］，指出人為干擾下微生物群落的功能紊亂，這種紊亂可能是由于脅迫條件下微生物適應(yīng)性的改變，導(dǎo)致其代謝過程和酶活性受到影響。張克弟等［18］的研究通過比較寶天高速公路路域與林區(qū)土壤微生物特征的差異，發(fā)現(xiàn)路域土壤中真菌的數(shù)量和種屬組成均少于林區(qū)，這可能是由于高速公路建設(shè)和運(yùn)營過程中的物理和化學(xué)干擾，如土壤壓實(shí)、化學(xué)物質(zhì)泄漏等，對土壤環(huán)境造成了負(fù)面影響。這些研究共同指出了人類干擾對土壤真菌群落的影響，包括群落結(jié)構(gòu)的改變、生物多樣性的降低以及微生物功能的紊亂，但是目前鮮有報道表明鐵路沿線土壤真菌群落區(qū)系及功能真菌變化規(guī)律。因此，本研究調(diào)查了川藏鐵路折多山沿線高寒草地，測定草地植物群落與土壤真菌群落特征指標(biāo)，結(jié)合土壤理化性質(zhì)，分析鐵路干擾對草地植物與土壤真菌的影響及其響應(yīng)機(jī)制，為鐵路沿線草地修復(fù)提供科學(xué)參考與理論依據(jù)。

1" 材料與方法

1.1" 研究區(qū)概況

研究區(qū)域位于川藏鐵路折多山路段的高寒草地境內(nèi)（101°48′16″N，30°7′15″E，平均海拔4298 m）。該區(qū)屬高原溫帶季風(fēng)半干旱氣候，冬春干燥寒冷，夏季溫暖濕潤，雨熱同季;年平均氣溫6.3～8.7℃，6—7月份平均氣溫14.5～16.6℃，1月份平均氣溫-0.8～4.7℃；無霜期較短，約為80～110 d；年平均降水量480～700 mm，主要集中在7—9月份。研究區(qū)土壤類型隨海拔高度增加依次為復(fù)鈣簡育干潤淋溶土、普通簡育濕潤淋溶土、冷涼常濕雛形和鈣積草氈寒凍雛形土［19］。主要植被有垂穗披堿草（Elymus nutans）、糙穎子草（Cleistogenes squarrosa）、點(diǎn)地梅（Androsace umbellata）、高山杜鵑（Rhododendron lapponicum）等。

注：基于四川省測繪地理信息局標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站下載的審圖號為川S【2021】00059號的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作。底圖無修改

Note：This map was produced based on the standard map downloaded from the Sichuan Bureau of Surveying，Mapping，and Geoinformation’s standard map service website，with the approval number 川S【2021】00059. The base map has not been modified

1.2" 試驗(yàn)設(shè)計

2022年8月，研究團(tuán)隊(duì)前往青藏高原東部318國道折多山路段進(jìn)行土樣采集。通過野外調(diào)查和遙感影像解譯數(shù)據(jù)，以鐵路建設(shè)區(qū)的受干擾草地作為調(diào)查對象，并選擇周邊無人類活動影響的未受干擾天然草地作為對照。每塊草地選取1塊樣地，各樣地均不受放牧干擾，無陰坡陽坡差異。樣地間隔不小于20 m，海拔間隔不超過200 m。在調(diào)查樣地內(nèi)設(shè)置6個1 m × 1 m的樣方，調(diào)查樣方內(nèi)植被蓋度、植物物種、高度、頻度。測定方法：高度采用卷尺測量植被的自然生長高度；蓋度采用針刺法測定，頻度通過記錄出現(xiàn)在不同樣方中的植物種數(shù)來衡量。用直徑6 cm的土鉆取0～10 cm的土樣，混合均勻后過2 mm篩，一部分土樣裝入塑封袋帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干置于4℃冰箱中保存，用于后續(xù)土壤pH值、土壤有機(jī)碳（Soil organic carbon，SOC）含量、土壤全氮（Soil total nitrogen，STN）含量的測定；另一部分土樣裝入無菌管中用車載冰箱帶回實(shí)驗(yàn)室—80℃低溫保存借助高通量測序技術(shù)，測定土壤真菌群落的特征與組成。每塊樣地設(shè)置6個重復(fù)。

1.3" 植物群落特征分析

根據(jù)草地植被蓋度，得到不同干擾程度下草地植被相對蓋度數(shù)據(jù)；根據(jù)樣方內(nèi)所有植物物種的數(shù)目、相對蓋度計算各物種的重要值，再以各物種的重要值計算植物群落Shannon多樣性指數(shù)（H）、Simpson優(yōu)勢度指數(shù)（D）、Pielou均勻度指數(shù)（E），計算公式為：

H=-∑si=1PilnPi

D=1-∑si=1Pi2

E=HlnS

式中：S為群落中的總物種數(shù)，Pi為屬于種i的重要值。

為進(jìn)一步研究，將植物物種分為禾本科類、豆科類以及雜類草3個功能群。先依據(jù)不同分類下的各植物物種的分蓋度進(jìn)行植被功能群分析；再根據(jù)各植物物種的分蓋度，分析得到草地植物優(yōu)勢種，進(jìn)行草地植物優(yōu)勢種分析。

1.4" 土壤理化性質(zhì)測定

1.4.1" 土壤pH值" 采用電位法測定，用蒸餾水浸提風(fēng)干土（水土體積質(zhì)量比為 2.5∶1），使用BPP-7800實(shí)驗(yàn)室精密型pH計插入浸提液，待讀數(shù)穩(wěn)定讀取pH值。

1.4.2" 土壤有機(jī)碳含量" 采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定。在外加熱的條件下（油浴溫度為180℃，沸騰5 min），用一定濃度的重鉻酸鉀-硫酸溶液氧化土壤有機(jī)質(zhì)碳，剩余的重鉻酸鉀用硫酸亞鐵來滴定，從所消耗的重鉻酸鉀量，計算有機(jī)碳的含量。結(jié)果需乘上校正系數(shù)1.1［20］。

1.4.3" 土壤全氮含量" 采用凱氏定氮法測定，稱取土壤使用石墨消解儀進(jìn)行消煮，將消煮的溶液定容以后，在全自動化學(xué)分析儀（Smartchem200，AmS-Alliance，USA）上進(jìn)行測定。

1.5" 土壤真菌群落特征測定

每個樣地稱取新鮮土樣0.5 g，使用E.Z.N.A.Soil DNA配套提取試劑盒（Omega Bio-tek，Norcross，GA，U.S.）對土壤總DNA進(jìn)行提取，選取通用引物ITS1F（CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA）對土壤真菌ITS rRNA基因進(jìn)行擴(kuò)增，每個樣本進(jìn)行3個重復(fù)。擴(kuò)增體系為TransGen AP221-02：TransStart Fastpfu DNA Polymerase，反應(yīng)體系為20 μL，使用4 μL FastPfu緩沖液循環(huán)5次，2 μL 2.5 μmol·L-1 dNTPs，0.8 μL 5 μmol·L-1的上游引物（ITS1），0.8 μL 5 μmol·L-1的下游引物（ITS2），0.4 μL FastPfu聚合酶，0.2 μL BSA，10 ng DNA模板，補(bǔ)加雙蒸水至20 μL。PCR的擴(kuò)增條件為：95℃預(yù)變性3 min，95℃變性30 s，退火溫度55℃持續(xù)30 s，72℃延伸45 s，循環(huán)35次，最后72℃維持10 min直到冷卻［21］。PCR產(chǎn)物用2%瓊脂糖凝膠進(jìn)行電泳檢測，通過使用AxyPrep DNA凝膠回收試劑盒切膠回收PCR產(chǎn)物，將回收的DNA樣本送至上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司進(jìn)行測序，使用Quantitative Insights Into Microbial Ecology （QIIME） 軟件，以97%相似性將序列聚類成為OTU，并進(jìn)行物種注釋；利用Illumina MiSeq測序平臺對土壤真菌完成高通量測序和文庫構(gòu)建。土壤真菌多樣性、物種組成、主成分、功能預(yù)測分析基于上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司所提供的交互式微生物多樣性云分析平臺進(jìn)行（https：//www.majorbio.com）。

1.6" 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS 26.0對植物群落特征和土壤理化性質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異性檢驗(yàn)，并進(jìn)行相關(guān)性分析。使用Origin 2022繪圖。采用FLASH，Trimmomatic軟件對測序數(shù)據(jù)的原始序列進(jìn)行去雜和質(zhì)控過濾以獲得優(yōu)化序列。使用UPARSE軟件（7.1 版，http：//drive5.com/uparse/）對有效序列以 97%的相似度進(jìn)行聚類分析生成操作分類單位（OTUs）。使用BLAST軟件與NCBI中的GenBank數(shù)據(jù)庫比較進(jìn)行分類。使用R語言（V 3.4.3）分析Illumina MiSeq測序數(shù)據(jù)，用Sobs，Shannon，Simpson，Ace，Chao指數(shù)和Coverage多樣性指數(shù)衡量真菌群落的α多樣性。采用基于Bray-Curtis距離的非度量多維尺度分析（NMDS）判定不同草地類型之間真菌群落結(jié)構(gòu)的相似性（β多樣性）。真菌的營養(yǎng)類型及其功能類群分類利用工具FUNGuild v1.0，將置信度“極可能”（highly probable） 和“很可能”（probable）2個水平的物種數(shù)據(jù)用于解析真菌功能群。使用Microsoft Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與整理。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 鐵路干擾與未受干擾草地植物群落特征

川藏鐵路沿線受干擾草地與對照未受干擾草地植被蓋度呈現(xiàn)出顯著差異，川藏鐵路沿線干擾草地植物群落總蓋度顯著低于該區(qū)域內(nèi)未受干擾草地植被蓋度（表1，Plt;0.05）。川藏鐵路沿線干擾草地與該區(qū)域內(nèi)未受干擾草地植物群落Shannon指數(shù)、Simpson指數(shù)、Pielou指數(shù)均未呈現(xiàn)出顯著差異。

川藏鐵路沿線干擾草地中的禾本科植被和豆科植被的分蓋度均顯著低于該區(qū)域未受干擾草地（表2，Plt;0.05），干擾草地中的雜類草植被分蓋度顯著高于未受干擾草地（表2，Plt;0.05）。對草地植被優(yōu)勢種分析得到，川藏鐵路沿線干擾草地中的垂穗披堿草分蓋度顯著低于該區(qū)域內(nèi)未受干擾草地（表2，Plt;0.05），干擾草地與未受干擾草地中的點(diǎn)地梅（Androsace umbellata）和委陵菜（Potentilla chinensis）分蓋度未呈現(xiàn)出顯著差異。

2.2" 鐵路干擾與未受干擾草地土壤理化性質(zhì)

土壤pH值和土壤有機(jī)碳含量在川藏鐵路沿線干擾草地與該區(qū)域未受干擾草地之間未呈現(xiàn)出顯著差異，而干擾草地中土壤全氮含量顯著低于未受干擾草地（表3，Plt;0.05）。

2.3" 鐵路干擾與未受干擾草地土壤中真菌群落特征

川藏鐵路沿線干擾草地與該區(qū)域內(nèi)未受干擾草地屬水平相同的土壤真菌共有118種（圖1A），干擾草地中特有的屬水平土壤真菌少于未受干擾草地，分別為35種和120種。

川藏鐵路沿線干擾草地Sobs多樣性指數(shù)和Ace多樣性指數(shù)顯著低于該區(qū)域內(nèi)未受干擾草地（圖1B，Plt;0.05）。Sobs多樣性指數(shù)是反映真菌種類數(shù)量的常見指數(shù)，干擾下鐵路沿線草地真菌群落Sobs多樣性指數(shù)發(fā)生了顯著的變化，可能表明在該環(huán)境下草地菌種貧瘠，且不適合多種真菌生長。Ace多樣性指數(shù)反映真菌群落總物種豐富度，分析結(jié)果表明，干擾下鐵路沿線草地真菌群落Ace多樣性指數(shù)同樣發(fā)生了顯著變化，說明真菌群落內(nèi)總體上物種較少，其可能原因是鐵路鄰近地區(qū)的棲息地干擾、污染或其他環(huán)境壓力。

采用非度量多維尺度分析（Non-metric multidimensional scaling，NMDS）對川藏鐵路沿線干擾草地與該區(qū)域內(nèi)未受干擾草地土壤中真菌群落相似性進(jìn)行了解析，圖1C顯示，真菌群落在鐵路沿線干擾草地和未受干擾草地間差異達(dá)到顯著水平（Plt;0.05），表明隨著鐵路建設(shè)干擾程度加劇，真菌群落結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著改變。

川藏鐵路沿線干擾草地與該區(qū)域未受干擾草地下土壤中真菌群落組成存在顯著差別（P＜0.01，圖3B）。錐蓋傘屬（conocybe）、假裸囊菌屬（Pseudogymnoascus）等真菌在未受干擾的草地中具有較高豐度。隨著鐵路干擾程度加劇，珊瑚菌屬（Clavaria）、未分類的革菌科下（unclassified_f__Thelephoraceae）的菌種占比逐漸提升（圖3A）。

對土壤真菌屬水平下豐度占比前10的真菌進(jìn)行組間差異檢驗(yàn)，結(jié)果表明，川藏鐵路沿線干擾草地中土壤優(yōu)勢真菌，如假裸囊菌屬、Fusicolla屬及Ilyonectria屬真菌豐度皆顯著低于該區(qū)域未受干擾草地（圖3C，Plt;0.05）。

利用FUNGuild對真菌群落進(jìn)行分類分析，結(jié)果表明，該區(qū)域未受干擾草地下叢枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi）豐度顯著低于川藏鐵路沿線干擾草地（圖4A，Plt;0.05），干擾草地下植物病原-腐生菌（Plant pathogen-plant saprotroph fungi）和植物病原-木質(zhì)腐生菌（Plant pathogen-wood saprotroph fungi）顯著低于未受干擾草地（圖4B，4C，Plt;0.05）。

2.4" 植物群落特征、土壤真菌群落特征與土壤理化性質(zhì)相關(guān)性分析

植被群落總蓋度與禾本科植被蓋度、豆科植被蓋度、真菌多樣性、植物病原-木質(zhì)腐生菌豐度呈顯著正相關(guān)關(guān)系（圖5，Plt;0.05），與土壤全氮含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（圖5，Plt;0.01），與雜類草植被蓋度呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（圖5，Plt;0.01）；禾本科植被蓋度與垂穗披堿草相對蓋度、植物病原-木質(zhì)腐生菌、土壤全氮含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系（圖5，Plt;0.05）；豆科植被蓋度與土壤全氮含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系（圖5，Plt;0.05），與雜類植被蓋度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（圖5，Plt;0.05）；雜類草植被蓋度與垂穗披堿草相對蓋度、真菌多樣性呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（圖5，Plt;0.05），與土壤全氮含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（圖5，Plt;0.01）；垂穗披堿草與真菌多樣性、植物病原-腐生菌豐度、土壤全氮含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系（圖5，Plt;0.05），與植物病原-木質(zhì)腐生菌豐度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（圖5，Plt;0.01）；真菌多樣性與草地群落植被蓋度、垂穗披堿草相對蓋度、土壤全氮含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系（圖5，Plt;0.05）與雜類草植被蓋度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（圖5，Plt;0.05）。

3" 討論

3.1" 鐵路干擾對草地植物群落的影響及機(jī)制

鐵路干擾顯著的改變了草地生態(tài)系統(tǒng)的植被蓋度及群落組成，川藏鐵路沿線干擾草地植被群落總蓋度顯著低于該區(qū)域內(nèi)未受干擾草地（Plt;0.05）。群落中禾本科和豆科植被蓋度急劇下降，雜類草占比大幅度提升，繼而造成原有的優(yōu)勢種垂穗披堿草比例下降［22］，與王敏等［23-25］先前的研究結(jié)果相似。川藏鐵路沿線穿越地帶主要為復(fù)雜多變的高原山地環(huán)境，氣溫嚴(yán)寒、氣候波動頻發(fā)、氧氣稀薄、紫外線強(qiáng)以及季節(jié)性降水分布不均。多年生禾本科和豆科植物往往會發(fā)展深根系統(tǒng)，或通過根系共生等機(jī)制來獲得更大的生長空間［26-27］。而鐵路修建一方面會通過施工取土、棄土以及機(jī)械碾壓直接或間接地破壞地表土壤結(jié)構(gòu)［28］，導(dǎo)致植被根系受損［29-30］，植物株叢破碎化和小型化，優(yōu)勢種的生長被抑制，使得其他物種進(jìn)入，鐵路沿線植被蓋度降低；另一方面，由于路基的提升加之防護(hù)欄對風(fēng)的阻擋［31］，使得風(fēng)媒花植被（垂穗披堿草）的繁殖受到一定的影響，導(dǎo)致優(yōu)勢植物明顯退化。

3.2" 鐵路干擾對草地土壤真菌群落的影響及機(jī)制

真菌在土壤有機(jī)質(zhì)的降解過程中扮演關(guān)鍵角色，從而直接決定了土壤中有機(jī)質(zhì)的水平。同時，土壤有機(jī)質(zhì)含量的變動也會對真菌群落的數(shù)量和多樣性產(chǎn)生影響［32-33］。本研究表明川藏鐵路沿線干擾草地真菌數(shù)量和Sobs多樣性指數(shù)、Ace多樣性指數(shù)顯著低于該區(qū)域內(nèi)未受干擾草地（Plt;0.05），且與土壤全氮含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.05），這與李海云等［34］的研究一致。川藏鐵路工程擾動破壞土壤，導(dǎo)致土壤粗質(zhì)化，土壤養(yǎng)分含量大幅降低［35-36］，從而使土壤真菌群落豐度下降。同時，未受干擾草地?fù)碛休^高的植被覆蓋度和豐富的凋落物，可為真菌群落提供充足的碳源，促進(jìn)其生長［37］。Chen等［38］發(fā)現(xiàn)，含水率在影響土壤真菌群落多樣性方面也有較大作用。土壤含水量決定了土壤微環(huán)境中的干濕狀態(tài)與氧氣含量，進(jìn)一步影響真菌的生存環(huán)境［39-40］。隨著火車運(yùn)行，川藏鐵路周圍的土壤物理結(jié)構(gòu)遭到破壞，孔隙度減小，水分難以下滲，土壤持水能力減弱［28］，使生境趨于干旱［41］，這可能會進(jìn)一步影響土壤真菌群落的多樣性。

在未受干擾的草地中，錐蓋傘屬（conocybe）、假裸囊菌屬（Pseudogymnoascus）等真菌為優(yōu)勢菌種。研究表明，錐蓋傘屬和假羅囊菌屬真菌多數(shù)能分解纖維素和木質(zhì)素［42-43］，是在有機(jī)質(zhì)豐富的土壤中生長的腐生菌［44］?？梢娺@類菌在未受干擾的草地中更易生長，這可能得益于其營養(yǎng)環(huán)境優(yōu)于鐵路沿線干擾草地，也有可能是植物根際病原復(fù)雜造成［45］。本研究中，隨著鐵路干擾程度加劇，土壤中真菌群落屬水平優(yōu)勢物種的組成與豐富均發(fā)生變化，珊瑚菌屬（Clavaria）、未分類的革菌科下（unclassified_f__Thelephoraceae）的菌種占比逐漸提升。推測可能是外界環(huán)境條件、優(yōu)勢植被和土地管理方面等因素的共同作用［46-48］，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分含量和土壤質(zhì)量的不同，進(jìn)而影響了真菌群落多樣性和結(jié)構(gòu)組成。目前有關(guān)珊瑚菌屬和革菌科真菌的單獨(dú)研究較少，因此，后續(xù)試驗(yàn)有必要進(jìn)一步對珊瑚菌屬、革菌科等優(yōu)勢菌群的生態(tài)特征及功能進(jìn)行更深的研究。

土壤真菌功能預(yù)測檢驗(yàn)的結(jié)果表明，叢枝菌根真菌豐度在川藏鐵路沿線干擾草地中顯著高于該區(qū)域內(nèi)未受干擾草地（Plt;0.05）。叢枝菌根真菌能與陸地80%左右的植物形成共生關(guān)系，幫助宿主植物吸收養(yǎng)分［49］，促進(jìn)植物生長，提高植物在逆境中的生長能力［50-51］。前人的研究［52］表明，在土壤養(yǎng)分更為貧瘠的地區(qū)，宿主植物對叢枝菌根真菌的依賴更高，植物通過依靠共生真菌獲取自身所需的氮磷養(yǎng)分及其他微量元素，從而增加植物對鐵路修建干擾的抵抗能力。而在養(yǎng)分較為充足的地區(qū)，植物可依賴自身的根系吸收所需的礦物營養(yǎng)。此外，不同功能群植物與菌根真菌的依賴性也存在顯著差異［53-54］，這也是導(dǎo)致鐵路沿線干擾草地中叢枝菌根真菌豐度顯著升高的原因之一。植物病原-腐生菌和植物病原-木質(zhì)腐生菌豐度在川藏鐵路沿線干擾草地下顯著低于該區(qū)域內(nèi)未受干擾草地（Plt;0.05），分析結(jié)果顯示未受干擾草地植被蓋度更高，可以為植物病原-腐生菌和植物病原-木質(zhì)腐生菌提供更多的凋落物、壞死殘骸、病原寄生宿主、營腐生有機(jī)體，從而提供更多養(yǎng)料［55］促進(jìn)其生存和繁殖。同時，病原型真菌是生物脅迫的主要來源，通過負(fù)密度制約（Negative density dependence）或生長防御平衡策略（Growth-defense tradeoffs）影響優(yōu)勢物種，改變植被的種間競爭模式，從而促進(jìn)植物的物種共存及殘體養(yǎng)分回歸土壤［56-57］。前人的研究［58-59］也揭示了病原真菌在調(diào)節(jié)草地生態(tài)系統(tǒng)中植被-土壤-微生物關(guān)系中的協(xié)同作用。

3.3" 植物和土壤中真菌群落的互作機(jī)制

本研究中，土壤中真菌群落多樣性與草地群落植被蓋度、垂穗披堿草相對蓋度呈顯著正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.05），與雜類草植被蓋度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（Plt;0.05）。Waldrop等［60］認(rèn)為，植物多樣性本身并不會直接影響真菌多樣性，但是植物群落可以通過限制供給微生物生長的有機(jī)質(zhì)，例如改變植被蓋度，導(dǎo)致草地地上部分向土壤輸入的食物網(wǎng)發(fā)生變化，減少為土壤提供的枯枝落葉及有機(jī)殘骸，從而限制微生物生物量，進(jìn)而影響真菌多樣性［61-62］。同時，豆科及優(yōu)質(zhì)禾草（垂穗披堿草等）在植物群落中的蓋度下降，導(dǎo)致植物向土壤真菌群落提供碳源及氮源的能力減弱［63-64］，不利于促進(jìn)土壤真菌的活躍與生長繁殖。此外，土壤真菌可以與植物根系形成共生關(guān)系［65］，菌根共生體可擴(kuò)大植物根系的養(yǎng)分吸收范圍，增強(qiáng)植物抵御生物和非生物脅迫的能力，加速植物生長和植物群落的建成［66-67］。土壤真菌多樣性和組成的變化，也會影響有機(jī)質(zhì)的降解，從而改變植物對養(yǎng)分的吸收能力［68］。本研究證實(shí)了以前的結(jié)論，即植物和土壤微生物群落的成員可以相互作用［69］，在植物殘留物的分解過程中，土壤微生物群落發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，而這些群落的結(jié)構(gòu)與組成又顯著受到植被特性的調(diào)控［70］。

4" 結(jié)論

鐵路干擾顯著降低了草地植物群落總蓋度，以及禾本科植被及優(yōu)勢種的分蓋度。在未受干擾的草地中，真菌群落多樣性更高，且錐蓋傘屬（conocybe）、假裸囊菌屬（Pseudogymnoascus）等真菌為優(yōu)勢菌種，而珊瑚菌屬（Clavaria）的菌種的豐富度在干擾草地中居多。未受干擾草地通過土壤真菌群落的致病功能，維持了草地植物群落與土壤養(yǎng)分的動態(tài)平衡；受干擾草地通過提升叢枝菌根真菌豐度以增加植被抗性等功能。該研究結(jié)果為修復(fù)人類修建鐵路導(dǎo)致的退化草地修復(fù)提供了一定的科學(xué)依據(jù)和研究方向。

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（責(zé)任編輯" 閔芝智）