內(nèi)蒙古典型草原土壤真菌群落結(jié)構(gòu)對(duì)季節(jié)土層交互的響應(yīng)

收稿日期：2024-03-18；修回日期：2024-05-24

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31760154、32360025）；內(nèi)蒙古自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2021MS03094）；內(nèi)蒙古自治區(qū)水利科技項(xiàng)目（NSK202405）資助

作者簡介：

聶佳明（1999-），男，蒙古族，內(nèi)蒙古通遼人，碩士研究生，主要從事發(fā)育生物學(xué)研究，E-mail：njm321204@163.com；*通信作者Author for correspondence，E-mail：hbzhao04@163.com

摘要：為探究草原土壤真菌群落結(jié)構(gòu)對(duì)季節(jié)與土層交互的響應(yīng)規(guī)律及其影響因素，本研究以內(nèi)蒙古典型草原土壤為研究對(duì)象，采用高通量測(cè)序測(cè)定不同生長季、不同土層的真菌群落結(jié)構(gòu)特征，探討真菌群落結(jié)構(gòu)變化與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系。結(jié)果顯示，土壤有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效磷和土壤體積含水量隨土層的加深而顯著降低（Plt;0.05），土壤溫度隨季節(jié)更替而顯著降低（Plt;0.05）。季節(jié)與土層交互下土壤真菌豐度和多樣性差異顯著，在0～10 cm土層，真菌豐度OTU在秋季最高（1069.11），而真菌多樣性Shannon指數(shù)在夏季最高（7.63）。土壤真菌群落結(jié)構(gòu)顯著改變，其中，在LDAgt;4水平上有28種真菌具有顯著差異。同時(shí)，土壤真菌豐度和多樣性與速效氮、速效磷、土壤體積含水量和土壤溫度均呈顯著正相關(guān)（Plt;0.05），與pH值和土壤有機(jī)質(zhì)呈顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.05）。本試驗(yàn)結(jié)果為草地資源的可持續(xù)利用以及草原生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究提供數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞：土壤真菌群落結(jié)構(gòu)；季節(jié)與土層交互變化；土壤理化性質(zhì)；典型草原

中圖分類號(hào)：S812.2""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A"""" 文章編號(hào)：1007-0435（2024）11-3408-09

Responses of Soil Fungal Community Structure to Seasonal Soil Layer

Interactions in Typical Grassland of Inner Mongolia

NIE Jia-ming1， ZHANG Xiao-fu1， ZHANG Qi-di1， GUO Xiao-dong1，

CAI Si-meng1， DONG Yong-wang1， LIU Hui-yan1， ZHAO Hong-bin^{1，2，3*}

（1. Inner Mongolia Agricultural University， Hohhot， Inner Mongolia 010010， China; 2. Inner Mongolia Agricultural University/Key

Laboratory of Wheat Germplasm Innovation and Utilization Autonomous Region Higher School， Hohhot， Inner Mongolia 010010，

China; 3. Inner Mongolia Agricultural University/Key Laboratory of Biological Manufacturing of Inner Mongolia Autonomous Region，

Hohhot， Inner Mongolia 010010， China; 4. Inner Mongolia Agricultural University/Key Laboratory of Grassland Resources of the

Ministry of Education， Hohhot， Inner Mongolia 010010， China）

Abstract：To investigate the response patterns of soil fungal community structure to the interactions of seasonality and soil depth and identify influencing factors，a study was conducted on the soil of a typical grassland in Inner Mongolia. High-throughput sequencing was used to evaluate the characteristics of fungal community structure in different growing seasons and soil layers. The relationship between changes in fungal community structure and soil physicochemical properties was investigated. The results showed significant decreases in soil organic matter，available nitrogen，available phosphorus，and soil water content with the increase of soil depth （Plt;0.05），while soil temperature significantly decreased with changing seasons （Plt;0.05）. Notably，the interactions of seasonality and soil depth led to significant differences in fungal abundance and diversity. In the 0-10 cm soil layer，fungal abundance （OTU） peaked in autumn （1069.11），while fungal diversity （Shannon index） reached the highest point in summer （7.63）. The structure of the soil fungal community underwent significant changes，with 28 fungal taxa showing significant differences at an LDA gt; 4 level. Furthermore，soil fungal abundance and diversity were significantly positively correlated with available nitrogen，available phosphorus，soil water content and soil temperature （Plt;0.05） while they were significantly negatively correlated with pH and soil organic matter （Plt;0.05）. These experimental results provide data support for the sustainable utilization of grassland resources and the study of grassland ecosystem stability.

Key words：Community structure;Seasonal and soil depth interactions;Soil physicochemical properties;Typical grassland

土壤微生物群落作為土壤生物地球化學(xué)循環(huán)的核心，參與生態(tài)系統(tǒng)過程的調(diào)控^［1］，其組成和多樣性在維持生態(tài)系統(tǒng)功能方面發(fā)揮著重要作用，是監(jiān)測(cè)土壤質(zhì)量變化的敏感指標(biāo)^［2］。土壤真菌作為土壤微生物的重要組成部分，可以驅(qū)動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)循環(huán)和能量流動(dòng)，有助于保持土壤肥力和修復(fù)生態(tài)環(huán)境^［3］。土壤真菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性在很大程度上可歸因于土壤真菌棲息的土壤理化性質(zhì)及其變化^［4］；土壤外部環(huán)境因子，如季節(jié)變化^［5］、植被類型和土壤深度^［6］也會(huì)造成土壤真菌群落的差異。因此探討土壤理化性質(zhì)和土壤外部環(huán)境因子對(duì)真菌群落特性的影響對(duì)于深入了解土壤真菌群落的生態(tài)過程至關(guān)重要。

局域尺度內(nèi)土壤真菌多樣性和群落組成受到季節(jié)變化和土層深度的強(qiáng)烈影響。土壤中的真菌主要分布于具有植物根系的0～20 cm的耕作層^［7］。在明納帕海濕地沼澤化草甸中，0～20 cm土層真菌數(shù)量在旱季高于雨季，20～40 cm土層真菌數(shù)量為雨季高于旱季，而同一季節(jié)中真菌多樣性隨土層的不同而不同，同一土層在不同季節(jié)之間真菌多樣性也不完全相同^［8］。在濕地和休耕地的研究發(fā)現(xiàn)，隨著土層深度增加，微生物的豐度、活性和多樣性均會(huì)降低^［9］。土壤真菌群落與其周圍其他環(huán)境生物和非生物因子共同構(gòu)成了不同的土壤生態(tài)系統(tǒng)，并依地域、環(huán)境和季節(jié)的改變而不同^［10］，如Santalahti等^［11］發(fā)現(xiàn)土壤真菌群落結(jié)構(gòu)受季節(jié)變化影響而發(fā)生顯著變化，且季節(jié)變化比養(yǎng)分施用和土地利用方式更能引起土壤微生物群落結(jié)構(gòu)改變^［12］。在華北平原麥田土壤微生物群落的研究中，真菌在夏季和冬季之間存在顯著差異^［13］。在青藏高原草原土壤微生物的生物量、豐度和多樣性存在顯著的季節(jié)性差異，真菌生物量均在夏季達(dá)到最大值，在冬季最低^［14］。此外，隨季節(jié)更替快速變化的土壤溫度和濕度也會(huì)導(dǎo)致土壤真菌群落結(jié)構(gòu)的改變^［15］。

內(nèi)蒙古草原是中國北方地區(qū)重要的地理和生態(tài)屏障，占全國草原總面積的22%，在維持生態(tài)系統(tǒng)平衡中占據(jù)著不可取代的地位^［16］。內(nèi)蒙古典型草原退化區(qū)土壤真菌群落的組成和數(shù)量受到季節(jié)和土層深度的顯著影響，真菌群落多樣性隨季節(jié)的更替而增加，真菌豐度在春季最高，夏季最低^［17］；土壤深度對(duì)真菌群落豐度具有顯著影響，且0～10 cm表層土壤的真菌多樣性高于10～20 cm和20～30 cm^［18］。目前針對(duì)季節(jié)和土層深度影響內(nèi)蒙古草原土壤微生物的研究主要集中探討單個(gè)因素變化引起的草原土壤微生物特性差異。然而，季節(jié)與土層深度的交互變化對(duì)草原土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響尚無定論。本研究以錫林郭勒典型草原土壤為研究對(duì)象，采用高通量測(cè)序技術(shù)分析草原土壤真菌群落多樣性和組成，旨在探究季節(jié)與土層的交互變化對(duì)典型草原土壤真菌群落結(jié)構(gòu)的影響，以及真菌群落結(jié)構(gòu)與土壤理化性質(zhì)之間的關(guān)系。此項(xiàng)工作可為草地資源的可持續(xù)利用和草原生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)域概況

試驗(yàn)樣地位于內(nèi)蒙古錫林郭勒草原西南部的正鑲白旗草原，地理位置42°9′14″N，115°14′39″E，海拔1343 m，降水量少而集中，年均降雨量為310 mm；晝夜溫差大，冬長春短，夏熱秋涼，無霜期短，屬中溫帶半干旱大陸性氣候，年均氣溫為1.9℃；土壤類型偏淡栗鈣土，試驗(yàn)樣地的代表植物以冷蒿（Artemisia frigida Willd）、糙隱子草（Cleistogenes squarrosa （Trin.） Keng）、黃囊苔草（Carex korshinskyi）、毛茛（Ranunculus japonicus Thunb）、羊草（Leymus chinensis）和木地膚（Kochia prostrata （L） Schrad）為主^［17］。

1.2 樣本采集

本試驗(yàn)于2018年在試驗(yàn)樣區(qū)的自然放牧草地上設(shè)置圍欄禁牧，在30 m×30 m的禁牧試驗(yàn)樣地內(nèi)設(shè)有等距離的3個(gè)“6 m×6 m”樣區(qū)，樣區(qū)間隔12 m。試驗(yàn)期為（2019年）春季（C，5-6月）、夏季（X，7-8月）、秋季（Q，9-10月）3個(gè)季節(jié)。每月月初，在3個(gè)樣區(qū)用直徑8 cm的土鉆按蛇形采樣法分別采集0～10 cm（10），10～20 cm（20），20～30 cm（30）土層的土壤樣本。按照“季節(jié)-土層”分別對(duì)樣本進(jìn)行編號(hào)。采集的土壤樣本在去除土壤中雜物后過2 mm篩，一部分土樣置于5 mL無菌凍存管中液氮速凍并于-80℃保存，用于后續(xù)微生物群落總DNA提?。涣硪徊糠钟?20℃保存，用于測(cè)定土壤理化性質(zhì)^［19］。

1.3 土壤理化性質(zhì)測(cè)定

測(cè)試前將儲(chǔ)存在-20℃的土壤樣品取出，經(jīng)風(fēng)干處理后過直徑1 mm篩子。土壤pH值使用ST300型pH計(jì)（美國OHAUS）按土水比1：2.5測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)含量（Soil organic matter，SOM g·kg^-1）使用重鉻酸鉀外加熱滴定法測(cè)定。速效氮含量（Available nitrogen，AN，mg·kg^-1）使用堿裂解法測(cè)定；速效磷含量（Available phosphorus，AP，mg·kg^-1）使用鉬銻抗比色法測(cè)定；土壤溫度（Soil temperature，ST，℃）、體積含水量（Volumetric water content of soil，VWC）由試驗(yàn)區(qū)布設(shè)的CR1000X數(shù)據(jù)采集器和CS650土壤傳感器每日零點(diǎn)監(jiān)測(cè)記錄。

1.4 樣品總DNA提取、PCR擴(kuò)增和測(cè)序

每份樣品設(shè)3個(gè)平行，各取0.5 g土壤樣品，用MagPure Soil DNA LQ Kit（Magan）試劑盒進(jìn)行土壤微生物總DNA提取。使用超微量核酸定量儀對(duì)DNA濃度和質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，1%的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)DNA的質(zhì)量，使用真菌通用引物：ITS1-F（5′-CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA-3′）和ITS2-R（5′-GCTGCGTTCTTCATCGATGC-3′）進(jìn)行PCR擴(kuò)增，擴(kuò)增程序如下：95℃預(yù)變性5 min，30個(gè)循環(huán)（95℃-60 s，50℃-60 s，72℃-60 s），然后72℃延伸7 min，在4℃進(jìn)行保存。PCR反應(yīng)體系為：2×Pro Taq 10 μL，上游引物（5 μmol·L^-1）0.8 μL，下游引物（5 μmol·L^-1）0.8 μL，模板DNA 10 ng·μL^-1，ddH2O補(bǔ)足至20 μL，每個(gè)樣本3個(gè)重復(fù)?；贗llumina MiSeq2500平臺(tái)（Illumina Int，San Diego，CA，USA）測(cè)序生成原始雙端序列，對(duì)序列進(jìn)行質(zhì)控、拼接、剔除嵌合體得到有效數(shù)據(jù)（Effective tags）。使用QIIME軟件對(duì)獲得的Effective tags在97%的相似度水平下進(jìn)行聚類，獲得OTU（Operational Taxonomic Units），即操作分類單元聚類，并比對(duì)Silva數(shù)據(jù)庫，對(duì)每條序列進(jìn)行物種分類注釋。

1.5 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用SPSS 20.0進(jìn)行雙因素方差（Two-way ANOVA）分析，評(píng)估季節(jié)和土層對(duì)土壤理化性質(zhì)和α多樣性影響；Chao1，Observed_species，Shannon、Simpson指數(shù)作為真菌α多樣性的指標(biāo)，分類單元OTU數(shù)反映真菌豐度，Shannon指數(shù)衡量真菌多樣性；真菌優(yōu)勢(shì)門為平均相對(duì)豐度高于1%的菌門^［20］。使用R語言vegan包分析繪制基于Bray-Curtis距離的PCoA圖；使用Galaxy軟件的LEfSe組件分析發(fā)現(xiàn)不同組間具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的物種；采用Canoco 5軟件進(jìn)行冗余分析（Redundancy analysis，RDA），分析樣本分布和環(huán)境因子間的關(guān)系，在RDA之前使用蒙特卡羅置換檢驗(yàn)；通過R語言corrplot包分析真菌群落屬性與土壤理化因子相關(guān)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤理化性質(zhì)

季節(jié)對(duì)pH值、速效磷、土壤溫度具有極顯著的影響（Plt;0.01，表1）；土層對(duì)土壤理化性質(zhì)具有顯著影響（Plt;0.05，表1）；季節(jié)與土層的交互對(duì)土壤理化性質(zhì)具有極顯著影響（Plt;0.01，表1）。

同一季節(jié)，不同土層的pH值隨土層深度的增加呈顯著下降趨勢(shì)，土壤有機(jī)質(zhì)、體積含水量、速效氮和速效磷則呈顯著上升趨勢(shì)（Plt;0.05，圖1（a），1（b），1（c），1（d），1（e））；在同一季節(jié)（春季和秋季），不同土層的土壤溫度在20～30 cm顯著高于0～10 cm（Plt;0.05，圖1（f））。

同一土層下，不同季節(jié)的體積含水量無顯著差異（圖1（c）），而速效磷和土壤溫度隨季節(jié)變化呈顯著下降趨勢(shì)（Plt;0.05，圖1（e），1（f））；同一土層（除0～10 cm）下，不同季節(jié)中的pH值在秋季顯著高于春季和夏季，而土壤有機(jī)質(zhì)和速效氮在夏季顯著高于春季（Plt;0.05，圖1（a），1（b），1（d））。

在不同季節(jié)、土層的交互下pH值在Q30（秋季20～30 cm）最大（8.25），C10（春季0～10 cm）最小（8.02）（圖1（a））；土壤有機(jī)質(zhì)和速效氮在X10（夏季0～10 cm）最大（3.39和5.84），Q30最?。?.41和4.15）（圖1（b），1（d））；體積含水量在C10最大（7.60），X30（夏季20～30 cm）最?。?.13）（圖1（c））；土壤溫度在C30（春季20～30 cm）最大（0.16），Q10（秋季0～10 cm）最?。?.06）（圖1（f））。

2.2 真菌α多樣性

季節(jié)對(duì)真菌α多樣性指數(shù)具有顯著的影響（Plt;0.05，表1）；土層和季節(jié)與土層的交互對(duì)（除Simpson）的α多樣性指數(shù)均具有極顯著影響（Plt;0.01，表1）。

同一季節(jié)，不同土層的真菌OTU、Chao1指數(shù)和Observed_species指數(shù)隨土層深度的增加呈顯著下降趨勢(shì)（Plt;0.05，圖1（g），1（h），1（i））；在夏、秋兩季，0～10 cm的真菌Shannon指數(shù)顯著高于20～30 cm（Plt;0.05，圖1（k））。

同一土層下，不同季節(jié)的OTU和Chao1指數(shù)在春季顯著低于夏、秋兩季（Plt;0.05，圖1（g），1（h））；除0～10 cm，其余兩個(gè)土層在不同季節(jié)的Observed_species指數(shù)也表現(xiàn)為在春季顯著低于夏和秋兩季；而在0～10 cm，Shannon指數(shù)的季節(jié)變化規(guī)律與上述Observed_species指數(shù)的變化規(guī)律一致（Plt;0.05，圖1（i），1（k））。

在不同季節(jié)、土層交互變化下Chao1指數(shù)在X10最大（1330.35），OTU和Observed_species指數(shù)在Q10最大（1069.11和1117.97），均在C30最?。?59.27，799.56和830.16）（圖1（h），1（g），1（i））；Simpson指數(shù)在不同季節(jié)、土層交互下無顯著差異，在X10最大（0.98），C10最?。?.96）（圖1（j））；Shannon指數(shù)在X10最大（7.63），Q30最小（6.90）（圖1（k））。

2.3 土壤真菌群落組成

在收集分析的162個(gè)樣本中，共檢測(cè)出10門、37綱、110目、245科、571屬、1205種的土壤真菌。在門水平上，土壤真菌群落以子囊菌門（Ascomycota，56.70%～75.14%）、擔(dān)子菌門（Basidiomycota，7.26%～14.64%）、球囊菌門（Glomeromycota1，8.5%～10.70%）、接合菌門（Zygomycota，2.14%～7.37%）和壺菌門（Chytridiomycota，0.17%～0.92%）為主，約占總?cè)郝涞?8%（圖2）。子囊菌門、擔(dān)子菌門、球囊菌門和接合菌門為不同季節(jié)與土層交互變化下的優(yōu)勢(shì)真菌菌門。土壤真菌的優(yōu)勢(shì)菌門組成在不同季節(jié)、土層變化下基本一致，但相對(duì)豐度各異。在春季，子囊菌門的相對(duì)豐度隨土層加深呈“單峰曲線”變化趨勢(shì)，在0～10 cm土層最??；在夏季，其隨土層深度的增加而遞增，在20～30 cm最大。在同一土層，擔(dān)子菌門在夏季的相對(duì)豐度最低，其中在X30最低，C10最高。在同一季節(jié)內(nèi)，球囊菌門的相對(duì)豐度隨著土層深度的增加而降低，在X10最高，Q30最低。在春、秋兩季，接合菌門的相對(duì)豐度表現(xiàn)為隨土層深度的增加而遞增，在C30最高，Q10最低；而在夏季則呈“單峰曲線”變化趨勢(shì)（圖2）。

2.4 土壤真菌群落結(jié)構(gòu)差異

本試驗(yàn)利用Bray-Curtis方法，對(duì)不同季節(jié)、土層交互變化下土壤真菌群落結(jié)構(gòu)差異性進(jìn)行主坐標(biāo)分析（PCoA）。PCoA1軸和PCoA2軸可分別解釋32.41%和8.02%的組間差異，總共可以解釋真菌組成40.43%的組間差異。在春季不同土層之間C10、C20（春季10～20 cm）和C30的土壤真菌群落組成的差異比夏、秋兩季不同土層之間X10、X20（夏季10～20 cm）、X30、Q10、Q20（秋季10～20 cm土層）和Q30的土壤真菌群落組成的差異更大，其中C10與C20、C30間存在顯著的差異。Adonis檢驗(yàn)結(jié)果表明，季節(jié)與土層交互變化下的真菌群落結(jié)構(gòu)具有顯著差異（R2=0.32，P=0.001）（圖3）。

LEfSe分析顯示，28個(gè)真菌分類群存在顯著（LDAgt;4.0，Plt;0.05）（圖4）。與其他組相比，C30中接合菌門（Zygomycota）、被孢霉目（Mortierellales）、被孢霉科（Mortierellaceae）、被孢霉屬（Mortierella）等5種真菌的相對(duì)豐度存在顯著差異；X10中球囊菌門（Glomeromycota）、球囊菌綱（Glomeromycetes）、球囊菌目（Glomerales）、球囊菌科（Glomeraceae）、球囊菌屬（Glomus）等6種真菌的相對(duì)豐度存在顯著差異；X20中檢測(cè)到3種真菌的相對(duì)豐度存在顯著差異；X30中微囊菌目（Microascales）、海殼科（Halosphaeriaceae）等6種真菌的相對(duì)豐度存在顯著差異；Q10中肉座菌目（Hypocreales）和雞油菌目（Cantharellales）、角擔(dān)菌科（Ceratobasidiaceae）3種真菌的相對(duì)豐度存在顯著差異；Q20中散囊菌綱（Eurotiomycetes）1種真菌的相對(duì)豐度存在顯著差異；Q30中錘舌菌綱（Leotiomycetes）、柔膜菌目（Helotiales）等4種真菌的相對(duì)豐度存在顯著差異。

2.5 土壤真菌群落—土壤理化關(guān)系分析

對(duì)土壤真菌群落結(jié)構(gòu)和土壤理化性質(zhì)的冗余分析顯示，RDA1和RDA2分別能夠解釋42.96%和6.83%的變異量，總共解釋了真菌群落變量的49.79%。置換檢驗(yàn)結(jié)果顯示，AN（R2=0.591，Plt;0.05）為影響土壤真菌群落變化的主要土壤理化因子，同時(shí)ST（R2=0.444，Plt;0.05）、SOM（R2=0.427，Plt;0.05）和pH值（R2=0.263，Plt;0.05）也對(duì)真菌群落變化有顯著的影響（圖5a）。通過Spearman相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，真菌群落豐度受SOM、AN、AP、VWC和ST顯著的正向影響（Plt;0.05），受pH值顯著負(fù)向影響（Plt;0.05）；真菌多樣性的變化受pH值、AN，AP，VWC和ST顯著正向影響（Plt;0.05），受SOM顯著負(fù)向影響（Plt;0.05）（圖5b）。

3 討論

微生物的種類、數(shù)量和動(dòng)態(tài)分布受土壤條件、植物群落和氣候條件等因素的影響，會(huì)按照一定的生態(tài)規(guī)律產(chǎn)生各種差異^［21］。季節(jié)和土層的變化是造成土壤真菌群落多樣性差異的重要原因。在內(nèi)蒙古典型草原退化區(qū)的土壤真菌多樣性存在顯著的季節(jié)差異，且在秋季達(dá)到最大^［17］；在黃土高原典型草原0～10 cm的表層土壤真菌多樣性最高，10～20 cm次之，20～30 cm最低^［22］；在對(duì)呼倫貝爾地區(qū)不同草地土壤微生物的研究中發(fā)現(xiàn)，生長季0～10 cm的土壤微生物數(shù)量基本高于10～20 cm^［23］。本試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)類似的規(guī)律，但在季節(jié)與土層交互作用的影響下，土壤真菌多樣性表現(xiàn)為在夏季0～10 cm（X10）最高，在秋季20～30 cm（Q30）最低。不同季節(jié)、土層對(duì)土壤真菌多樣性具有顯著的影響，這與油茶根際AM真菌的研究一致^［24］。季節(jié)與土層交互變化對(duì)土壤真菌的多樣性同樣具有顯著的影響，但真菌α多樣性指數(shù)的變化更多表現(xiàn)為季節(jié)性的變化。此外，土壤真菌群落結(jié)構(gòu)間的差異也更多地表現(xiàn)為同一土層中春、夏季節(jié)更替間的差異。

優(yōu)勢(shì)菌在決定微生物群落平衡方面起著重要作用，影響微生物的群落結(jié)構(gòu)^［25］。本研究采用高通量測(cè)序技術(shù)探討了季節(jié)與土層交互變化下的土壤真菌群落時(shí)空變化，發(fā)現(xiàn)內(nèi)蒙古典型草原的土壤真菌群落表現(xiàn)為菌門組成相似，但相對(duì)豐度存在差異。其中，子囊菌門和擔(dān)子菌門為主要的土壤真菌優(yōu)勢(shì)菌門，這與全球采樣尺度上的研究結(jié)果一致^［26］。土壤真菌群類自身敏感度以及響應(yīng)環(huán)境變化的策略存在差異。例如，子囊菌門由于進(jìn)化出了較厚的細(xì)胞壁或抗逆性極強(qiáng)的孢子，能夠更好地抵御環(huán)境壓力，所以在土壤中占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位^［27］。

土壤理化性質(zhì)受到季節(jié)、土層和季節(jié)與土層交互三者強(qiáng)烈的影響，在本研究中土壤理化性質(zhì)的顯著變化也更多地發(fā)生于同一季節(jié)的不同土層。不同土層深度會(huì)對(duì)土壤理化性質(zhì)、土壤環(huán)境產(chǎn)生顯著影響，最終影響土壤微生物功能和多樣性^［28］。在對(duì)內(nèi)蒙古退化典型草原，土壤pH值隨著土壤深度的增加而顯著增加，而ST，VWC，SOM和AN則隨著土層深度的增加而顯著減少^［18］。本研究中也得到類似的結(jié)論，不同的是由于季節(jié)土層交互作用，ST在春、秋兩季表現(xiàn)出與之相反的規(guī)律。由此也可以推測(cè)在0～30 cm的土層區(qū)域季節(jié)變化對(duì)ST的變化更為強(qiáng)烈。微生物群落的組成和豐度對(duì)土壤理化因子的變化同樣敏感^［29］。在局域尺度內(nèi)，土壤理化性質(zhì)作為土壤真菌多樣性和群落組成的主要驅(qū)動(dòng)因素之一^［30］。無論在干季還是濕季土壤含水量和有機(jī)質(zhì)、全氮、水解性氮含量及pH、碳氮比都與真菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性之間存在極顯著相關(guān)^［31］。在本研究中發(fā)現(xiàn)，土壤理化性質(zhì)與土壤真菌豐度和多樣性具有一定的相關(guān)關(guān)系，AN是影響該地區(qū)土壤真菌群落變化的主要因子，ST和SOM是重要的影響因子。微生物群落的季節(jié)性變化可能是由于溫度的變化，微生物對(duì)溫度的反應(yīng)具有不同的敏感性和抗性^［32］。研究表明微生物多樣性與溫度正相關(guān)，呈現(xiàn)出緯度梯度的多樣性^［33］。先前研究發(fā)現(xiàn)真菌群落多樣性和組成與可利用有機(jī)物的含量存在正相關(guān)關(guān)系^［34-35］。擔(dān)子菌門能夠促進(jìn)土壤中SOM的分解，被孢霉門豐度的提升有助于補(bǔ)充土壤氮源和碳源^［36］。SOM和全氮為真菌提供所需碳源和氮源，直接影響土壤真菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性，反之碳源和氮源的產(chǎn)生也離不開土壤真菌的參與，可見土壤理化性質(zhì)與土壤真菌群落相互影響。不同微生物對(duì)pH的需求不一樣，pH的變化會(huì)影響某些微生物的正常生長和繁殖^［37］。子囊菌門對(duì)于土壤pH值的變化極為敏感，在pH較高的土壤中豐度更高^［38］。本研究中，季節(jié)與土層交互下子囊菌門豐度的變化同pH的變化趨于一致，也證實(shí)這一結(jié)論。此外，VWC能夠間接影響微生物活性，高含水量會(huì)導(dǎo)致氧氣供應(yīng)不足從而降低SOM分解速率，而土壤水分含量過低則會(huì)降低微生物活性^［39］。

4 結(jié)論

隨著季節(jié)與土層的交互變化，內(nèi)蒙古典型草原土壤理化因子與真菌群落結(jié)構(gòu)均發(fā)生顯著變化。不同季節(jié)、不同土層間的土壤理化性質(zhì)存在顯著差異。土壤真菌優(yōu)勢(shì)菌門不隨季節(jié)、土層的交互變化而改變，但相對(duì)豐度存在差異。真菌的α和β多樣性受季節(jié)與土層交互變化的顯著影響。土壤理化性質(zhì)是土壤真菌群落隨季節(jié)與土層交互變化的主要控制因素，速效氮AN是該地區(qū)土壤真菌群落變化的主要驅(qū)動(dòng)因子。

參考文獻(xiàn)

［1］ CHENG Z B，CHEN Y，ZHANG F H，et al. Effect of reclamation of abandoned salinized farmland on soil bacterial communities in arid northwest China［J］. Science of the Total Environment，2018，630（1）：799-808

［2］ 楊陽，章妮，蔣莉莉，等. 青海湖高寒草地土壤理化性質(zhì)及微生物群落特征對(duì)模擬降水的響應(yīng)［J］. 草地學(xué)報(bào)，2021，29（5）：1043-1052

［3］ WANG L D，WU C R，SONG D C，et al. Affecting factors of soil microorganisms and their research prospects［J］. Frontiers in Environmental Microbiology，2021，7（3）：74-79

［4］ 杜瑞芳，李靖宇，趙吉. 烏梁素海湖濱濕地細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)多樣性［J］. 微生物學(xué)報(bào)，2014（10）：1116-1128

［5］ ULLAH M R，CARRILLO Y，DIJKSTRA F A. Drought-induced and seasonal variation in carbon use efficiency is associated with fungi：bacteria ratio and enzyme production in a grassland ecosystem［J］. Soil Biology and Biochemistry，2021，155：108159

［6］ JOSHI K R R，GARKOTI S C. Influence of vegetation types on soil physical and chemical properties，microbial biomass and stoichiometry in the central himalaya［J］. Catena，2023，222：106835

［7］ 薛璟花，莫江明，李炯，等. 土壤微生物數(shù)量對(duì)模擬氮沉降增加的早期響應(yīng)［J］. 廣西植物，2007，27（2）：174-179

［8］ 玉連，范方喜，彭淑嫻，等. 納帕海沼澤化草甸不同季節(jié)土壤真菌群落結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)的關(guān)系［J］. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2018，34（29）：69-75

［9］ KO D，YOO，G，YUN S，et al. Bacterial and fungal community composition across the soil depth profiles in a fallow field［J］. Journal of Ecology and Environment，2017，41（1）：271-280

［10］王芳，圖力古爾. 土壤真菌多樣性研究進(jìn)展［J］. 菌物研究，2014，（3）：178-186

［11］SANTALAHTI M，HUI S，JUMPPONEN A，et al. Vertical and seasonal dynamics of fungal communities in boreal Scots pine forest soil［J］. FEMS Microbiology Ecology，2016，92（11）：170

［12］BOSSIO D A，SCOW K M，GUNAPA N，et al. Determinants of soil microbial communities：effects of agricultural management，season，and soil type on phospholipid fatty acid profiles［J］. Microbial Ecology，1998，36（1）：1-12

［13］ZHANG K P，DELGADO-BAQUERIZO M，ZHU YG，et al. Space is more important than season when shaping soil microbial communities at a large spatial scale［J］. Msystems，2020，5（3）：783-819

［14］XIE M Z，ZHAO L，WU X D，et al. Seasonal variations of nitrogen in permafrost affected soils of the Qinghai-Tibetan Plateau［J］. Catena，2020（195）：104793

［15］MOCHE M，GUTKNECHT J，SCHULZ E，et al. Monthly dynamics of microbial community structure and their controlling factors in three floodplain soils［J］. Soil Biology and Biochemistry，2015（90）：169-178

［16］王宇，賈玉山，包健，等. 毛登牧場(chǎng)典型草原不同生育期和丘陵坡位對(duì)牧草產(chǎn)量及品質(zhì)的影響［J］. 黑龍江畜牧獸醫(yī)，2022（1）：1-8

［17］鄭文玲，趙鴻彬，韓冰，等. 退化草原植物生長季土壤微生物群落結(jié)構(gòu)與多樣性變化［J］. 中國草地學(xué)報(bào)，2021，43（10）：46-54

［18］ZHAO H B，ZHENG W L，ZHANG S W et al. Soil microbial community variation with time and soil depth in Eurasian Steppe （Inner Mongolia，China）［J］. Annals of Microbiology，2021，71（1）：1-21

［19］張曉馥，白雪，張起迪，等. 禁牧對(duì)內(nèi)蒙古克氏針茅草原表層土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響［J］. 草地學(xué)報(bào)，2023，31（11）：3376-3383

［20］羅正明，赫磊，劉晉仙，等. 土壤真菌群落對(duì)五臺(tái)山亞高山草甸退化的響應(yīng)［J］. 環(huán)境科學(xué)，2022，43（6）：3328-3337

［21］楊云麗，馬劍，王睿芳. 茶菌間作模式對(duì)大葉茶土壤微生物類群的影響探析［J］. 南方農(nóng)業(yè)，2017，11（2）：13-16

［22］王譽(yù)陶，李建平，井樂，等. 模擬降雨對(duì)黃土高原典型草原土壤化學(xué)計(jì)量及微生物多樣性的影響［J］. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2020，40（5）：1517-1531

［23］徐麗君，楊桂霞，徐大偉，等. 呼倫貝爾地區(qū)人工草地生長季土壤微生物數(shù)量變化研究［J］. 草地學(xué)報(bào)，2014（3）：528-534

［24］黃雨軒，李曉躍，張林平，等. 油茶根際AM真菌群落對(duì)不同季節(jié)、土層和品種的響應(yīng)［J］. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2023，43（1）：84-95

［25］王占青，張杰雪，楊雪蓮，等. 高寒草甸不同斑塊草地土壤微生物多樣性特征研究［J］. 草地學(xué)報(bào)，2021，29（9）：1916-1926

［26］TEDERSOO L，BAHRAM M，PLME S，et al. Fungal biogeography. Global diversity and geography of soil fungi［J］. Science，2014，346（6213）：1256688

［27］秦家鳳，李陽，劉廣全，等. 煤礦復(fù)墾區(qū)不同恢復(fù)年限沙棘人工林土壤真菌群落特征［J］. 土壤通報(bào)，2022，53（6）：1413-1420

［28］周英，耿曉東，汪成忠. 不同土壤深度鳳丹根際微生物碳源利用能力的研究［J］. 西南林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)），2023，43（6）：185-191

［29］李伊凡，王俊偉，陳永豪，等. 西藏崗巴拉山土壤細(xì)菌多樣性海拔分布格局及其驅(qū)動(dòng)因子［J］. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2024，44（2）：712-722

［30］LEBLANC N. KINKEL L L，KISTLER H C. Soil fungal communities respond to grassland plant community richness and soil edaphics（Article）［J］. Microbial Ecology，2015，70（1）：188-195

［31］陸梅，田昆，孫向陽，等. 納帕海典型濕地土壤真菌群落特征的積水條件和干濕季節(jié)變化［J］. 林業(yè)科學(xué)，2018，54（2）：98-109

［32］CHEN Y W，LAN S H，WANG L H，et al. A review：driving factors and regulation strategies of microbial community structure and dynamics in wastewater treatment systems［J］. Chemosphere，2017（174）：173-182

［33］WANG J，PAN F，SOININEN J，et al. Nutrient enrichment modifies temperature-biodiversity relationships in large-scale field experiments［J］. Nature Communications，2016，7（1）：13960

［34］LI Y，WANG S，JIANG L，et al. Changes of soil microbial community under different degraded gradients of alpine meadow［J］. Agriculture Ecosystems amp; Environment，2016（222）：213-222

［35］王亞妮，胡宜剛，王增如，等. 人工植被重建對(duì)沙化高寒草地土壤真菌群落特征的影響［J］. 土壤學(xué)報(bào)，2023，60（1）：280-291

［36］ZHONG Z，LI W，LU X，et al. Adaptive pathways of soil microorganisms to stoichiometric imbalances regulate microbial respiration following afforestation in the Loess Plateau，China［J］. Soil Biology and Biochemistry，2020（151）：108048

［37］WANG L T，LI Q，LI C Y，et al. Nitrate nitrogen and ph correlate with changes in rhizosphere microbial community assemblages during invasion of ambrosia artemisiifolia and bidens pilosa［J］. Microbiology Spectrum，2023，11（1）：e0364922

［38］楊虎，王佩瑤，李小偉，等. 賀蘭山東坡不同植被類型的土壤真菌多樣性及其群落結(jié)構(gòu)［J］. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2022，31（2）：239-247

［39］魏亞情，吳志祥，楊川，等. 海南島橡膠林土壤真菌群落多樣性的季節(jié)變化特征及其驅(qū)動(dòng)因子分析［J］. 西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2022，37（2）：37-42，89

（責(zé)任編輯 劉婷婷）